|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Аминокислоты. Двадцать аминокислот.
Двадцать аминокислот, из которых обычно построены белки, показаны на рис. 3.6. Аминокислоты соединяются друг с другом с помощью пептидной связи, которые образуются в результате конденсации аминогруппы (NH2) одной аминокислоты с карбоксильной группой (СООН) другой аминокислоты. Последовательность аминокислот в полипептидной цепи записывают от аминокислоты со свободной NH2-гpyппoй до аминокислоты со свободной СООН-группой. Генетический код Наиболее неясным в синтезе белков был вопрос о том, как т-РНК находит соответствующий участок м-РНК, к которому должна быть присоединена приносимая ею аминокислота. Это зависит от последовательности нуклеотидов в цепи молекулы и-РНК, причем заранее можно было утверждать, что такого рода генетический код не может состоять из одного или двух нуклеотидов, т.к.последних только четыре, сочетаний из двух нуклеотидов 16, а аминокислот 20. Следовательно, если бы код включал даже по два нуклеотида, то это вызвало бы неизбежную путаницу в синтезе определенной белковой молекулы. Отсюда было высказано предположение, что генетический код должен включать не менее трех нуклеотидов, т.е. должен быть тригшетным. Кодом наследственности или генетическим кодом называется процесс перевода триплетной последовательности нуклеотидов молекулы ДНК в последовательность аминокислот в белковой молекуле. Одним из важнейших свойств генетического кода является его колинеар-ность — четкое соответствие между последовательностями кодонов нуклеиновых кислот и аминокислотами полипептидных цепей. Важное значение для раскрытия генетического кода имели исследования М.Ниренберга и ДжМаттеи, а затем С.Очоа с сотрудниками, начатые ими в 1961 г. в США. Они разработали метод и экспериментально установили последовательность нуклеотидов в кодонах м-РНК, контролирующая местоположение данной аминокислоты в полипептидной цепи. В бесклеточную среду, содержащую все аминокислоты, рибосомы, т-РНК, АТФ и ферменты, Ниренберг и Маттеи вводили искусственно синтезированный биополимер типа м-РНК, представляющий собой цепочку одинаковых нуклеотидов - УУУ-УУУ-УУУ... Биополимер кодировал синтез полипептидной цепи, содержащей только одну аминокислоту -фенилаланин; такая цепь называется полифенилаланином. Если м-РНК состояла из кодонов, содержащих нуклеотиды с азотистым основанием цитозин, то синтезируется полипептидная цепь, содержащая аминокислоту пролин, - полипролин. В дальнейшем исследователи получали искусственные полимеры типа м-РНК, содержавшие, помимо урацила, одно или два других основания А, Г или Ц в разных пропорциях. Они наблюдали, что в зависимости от второго основания и его соотношения с У получаемые полипептиды включали, помимо фенил аланина, какую-нибудь другую аминокислоту или даже две их. Аналогичное явление наблюдалось и при замене урацила А, Г или Ц. Из 20 аминокислот 18 оказались закодированными одним или двумя основаниями и только две требовали для включения в полипептид три основания. Следовательно, представление о триплетности кода этими опытами было доказано. Для трех нуклеотидов, обусловливающих включение той или иной аминокислоты в молекулу белка, был предложен термин «кодон»-происходящий от слова «код». Следующим этапом расшифровки генетического кода было изучение последовательности оснований в кодоне. Ведь первыми исследованиями было установлено лишь то, какие основания входят в состав кодона, но, например, при составе кодона 2ГУ основания в нем могут располагаться в последовательности 11 У, ГУТ или УТТ, что будет влиять на включение той или иной аминокислоты. Большие и тонкие исследования в указанном направлении были проведены Нирнбергом и его сотрудниками; они использовали для этой цели метод, основанный на том, что первая стадия синтеза белка в рибосомах заключается в присоединении т-РНК, несущих ту или иную аминокислоту, к определенному кодону м-РНК. Оказалось, что для такой связи не обязательно нужна целая молекула м-РНК: достаточно использовать состоящие их трех оснований соединения, в котором их последовательность легко точно установить. В результате этих исследований и работ других ученых, устанавливавших последовательность оснований в кодоне путем изучения мутационных изменений в структурах белков, последовательность оснований в кодонах уже в 1965 г. была выявлена. Из 64 кодонов, возможных при комбинации трех оснований, 61 определяют включение в молекулу полипептида соответствующей аминокислоты, а три определяют конец трансляции (своего рода запятые при синтезе белков). К ним не присоединяется ни одна т-РНК, и в синтезе полипептидной цепи они не участвуют. Генетический код вырожденный, т.е. одна иминокислота может кодироваться несколькими (от одного до 6) кодонами. Только две аминокислоты кодируются одним триплетом-метионин (ЛУГ) и триптофан (УП). Генетический код не перекрывающийся. Нуклеотидная последовательность считывается подряд в одном направлении, триплет за триплетом, т.е. молекула т-РНК, несущая одну аминокислоту, занимает один триплет молекулы м-РНК, вторая соседний и т.д. 3.Генетический код универсален — един для всех организмов (вирусов, бактерий, растений, животных и человека), т.еу всех организмов для определенных аминокислот кодоны одинаковы Вместе с тем следует отметить, что это не означает, что у всех организмов всегда функционируют все кодоны. Имеют ли они какой-либо «смысл» для данного вида или «бессмысленны», т.е. используются ли они или не используются при синтезе белков, зависит от состава т-РНК, который у представителей разных видов может быть неодинаковым. Дело в том, что каждому кодону соответствует определенная т-РНК, комплементарная по одному триплету, соответствующему кодону, к которому она и присоединяется, ставя в цепь полипептида соответствующую аминокислоту. Если у данного вида отсутствует т-РНК, соответствующая по своему строению, например, кодону УГТ, то для этого вида он становится «бессмысленным», т.к. в белковом синтезе не участвует. Наряду с такими «бессмысленными» лишь для определенных видов кодонами, имеется три кодона, которые «бессмысленны» для всех видов УАА, УАГ и УГА. Они играют большую роль при синтезе полипептидной цепи на молекуле м-РНК, включающей несколько генов, являясь своего рода точками, на которых прекращается синтез одной полипептидной цепи, после чего начинается синтез другой. Возможно, что эти кодоны имеют значение и для процесса транскрипции, указывая место начала гена в молекуле ДНК. Код триплетный. Местоположение каждой аминокислоты кодируется сочетанием строго определенных трех нуклеотидов в м-РНК, образующих один специфический кодон. Кодон АУТ, находящийся в начале и-РНК является инициатором синтеза полипептидной цепи. Если данный кодон находится в середине м-РНК, то он кодирует аминокислоту метионин. Б.Кодоны УАГ («амбер»), УАА («охра») и УГА («опал») являются терминаторами (стоп-сигналами) синтеза. Когда считывание генетической информации в м-РНК доходит до одного из этих кодонов, дальнейший синтез прекращается и полипептидная цепь отделяется от рибосомы. Следовательно, в каждой клетке в молекулах ДНК закодирована вся генетическая информация, которая может быть реализована в онтогенезе через биосинтез в виде биохимических процессов, физиологических свойств и морфологических признаков. Просмотров: 84
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-17; Просмотров: 93; Нарушение авторского права страницы