Какое свойство генетического кода называется триплетностью
Генетический код. Биосинтез белка. Вирусы.
Вариант 1
1.Какое свойство генетического кода называется триплетностью?
- Три нуклеотида кодируют одну аминокислоту.
- Один кодон всегда кодирует одну аминокислоту.
- Одну аминокислоту могут кодировать до 6 кодонов.
- Рамка считывания равна трем нуклеотидам, один нуклеотид не может входить в состав двух кодонов.
- У всех организмов Земли одинаков генетический код.
- Нуклеотиды выстраиваются по принципу комплементарности
2. Какое свойство генетического кода называется вырожденностью (избыточностью)?
3. Какое свойство генетического кода называется однозначностью?
4. Что такое транскрипция?
- Удвоение ДНК.
- Синтез иРНК на ДНК.
- Синтез полипептидной цепочки на иРНК.
- Синтез иРНК, затем синтез на ней полипептидной цепочки.
5. Сколько различных аминокислот закодировано на ДНК кодовыми триплетами?
- 10.
- 20.
- 26.
- 170
6. Что является матрицей при трансляции?
- ДНК.
- иРНК.
- тРНК
- рРНК
7. Установите соответствие между процессами, происходящими во время транскрипции и трансляции.
- Происходит в ядре.
- Осуществляется с помощью рибосом.
- Необходимы нуклеотиды.
- Принимают участие тРНК.
- Необходимы аминокислоты.
- Образуется белок
- Образуется рРНК
8. Если нуклеотидный состав ДНК – АТТ-ГЦГ-ТАТ, то каким должен быть нуклеотидный состав иРНК?
а) ТАА-ЦГЦ-УТА;
б) ТАА-ГЦГ-УТУ;
в) УАА-ЦГЦ-АУА;
г) УАА-ЦГЦ-АТА
9. Вирусы – это:
1) доклеточные формы жизни; 2) древнейшие эукариоты; 3) древнейшие прокариоты 3) примитивные бактерии.
10. Обязательными компонентами вируса являются:
1) липиды; 2) нуклеиновые кислоты; 3) полисахариды; 4) белки.
11. Вирусы, проникая в клетку хозяина,
1) питаются рибосомами; 2) отравляют её своими продуктами жизнедеятельности 3) воспроизводят свой генетический материал; 4) поселяются в митохондриях;
12. Установите последовательность жизненного цикла вируса в клетке хозяина:
1) растворение оболочки клетки в месте прикрепления вируса;
2) встраивание ДНК вируса в ДНК клетки хозяина;
3) формирование новых вирусов;
4) прикрепление вируса своими отростками к оболочке клетки;
5) проникновение ДНК вируса в клетку;
6) синтез вирусных белков.
Генетический код. Биосинтез белка. Вирусы.
Вариант 2
1). Какое свойство генетического кода называется триплетностью?
1. Три нуклеотида кодируют одну аминокислоту.
2. Один кодон всегда кодирует одну аминокислоту.
3. Одну аминокислоту могут кодировать до 6 кодонов.
4. Рамка считывания равна трем нуклеотидам, один нуклеотид не может входить в состав двух кодонов.
5. У всех организмов Земли одинаков генетический код.
6. Нуклеотиды выстраиваются по принципу комплементарности
2. Какое свойство генетического кода называется универсальностью?
3. Какое свойство генетического кода называется неперекрываемостью?
4. Что такое трансляция?
1. Удвоение ДНК.
2. Синтез иРНК на ДНК.
3. Синтез полипептидной цепочки на иРНК.
4. Синтез иРНК, затем синтез на ней полипептидной цепочки.
5. Сколько видов т-РНК в клетке?
1. 4.
2. 20.
3. 61.
4. 170.
6. Что является матрицей при транскрипции?
1. ДНК.
2. иРНК.
3. тРНК
4. рРНК
7. Установите соответствие между процессами, происходящими во время транскрипции и трансляции.
А. Происходит в ядре.
Б. Осуществляется с помощью рибосом.
В. Необходимы нуклеотиды.
Г. Принимают участие тРНК.
Д. Необходимы аминокислоты.
Е. Образуется белок
Ж. Образуется и-РНК
8. В каком направлении происходит реализация наследственной информации?
а) ДНК – иРНК – полипептид;
б) ДНК – тРНК – полипептид;
в) РНК – ДНК – полипептид;
г) ДНК – рРНК – полипептид
9. Вирусы размножаются:
1) самостоятельно вне клетки хозяина; 2) только в клетке хозяина; 3) в клетке хозяина бесполым способом; 4)1 и 2.
10. Синтез вирусного белка осуществляется:
1) на рибосомах клетки; 2) на собственных рибосомах вируса.
11. Признак организмов, характерный для неклеточной формы жизни:
1) питание; 2) выделение вредных продуктов жизнедеятельности;
3) дыхание; 4) высокая степень приспособленности к среде.
12. Установите последовательность жизненного цикла вируса в клетке хозяина:
1) растворение оболочки клетки в месте прикрепления вируса;
2) встраивание ДНК вируса в ДНК клетки хозяина;
3) формирование новых вирусов;
4) прикрепление вируса своими отростками к оболочке клетки;
5) проникновение ДНК вируса в клетку;
6) синтез вирусных белков.
Источник
Веществами, ответственными за хранение и передачу генетической информации, являются нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК).
Все функции клеток и организма в целом определяются набором белков, обеспечивающих
образование клеточных структур,
синтез всех других веществ (углеводов, жиров, нуклеиновых кислот),
протекание процессов жизнедеятельности.
В геноме содержится информация о последовательности аминокислот во всех белках организма. Именно эта информация и называется генетической информацией.
За счёт регуляции генов регулируется время синтеза белков, их количество, место нахождения в клетке или в организме в целом. Во многом за это отвечают регуляторные участки ДНК, усиливающие и ослабляющие экспрессию генов в ответ на те или иные сигналы.
Информация о белке может быть записана в нуклеиновой кислоте только одним способом — в виде последовательности нуклеотидов. ДНК построена из 4 видов нуклеотидов (А, Т, Г, Ц), а белки — из 20 видов аминокислот. Таким образом, возникает проблема перевода четырёхбуквенной записи информации в ДНК в двадцатибуквенную запись белков. Соотношения, на основе которых осуществляется такой перевод, называются генетическим кодом.
Первым проблему генетического кода теоретически рассмотрел выдающийся физик Георгий Гамов. Генетический код обладает определённым набором свойств, которые будут рассмотрены ниже.
почему необходим генетический код?
Ранее мы говорили о том, что все реакции в живых организмах осуществляются под действием ферментов, и именно способность ферментов сопрягать реакции даёт возможность клеткам синтезировать биополимеры за счёт энергии гидролиза АТФ. В случае простых линейных гомополимеров, то есть полимеров, состоящих из одинаковых единиц, для такого синтеза достаточно одного фермента. Для синтеза полимера, состоящего из двух чередующихся мономеров, необходимо два фермента, трёх — три и т. д. Если полимер разветвлён, необходимы дополнительные ферменты, образующие связи в точках ветвления. Таким образом, при синтезе некоторых сложных полимеров участвует более десяти ферментов, каждый из которых отвечает за присоединение определённого мономера в определённом месте и определённой связью.
Однако при синтезе нерегулярных гетерополимеров (то есть полимеров без повторяющихся участков) с уникальной структурой, таких как белки и нуклеиновые кислоты, такой подход в принципе невозможен. Фермент может присоединить определённую аминокислоту, но не может определить, в каком месте полипептидной цепи её надо поставить. В этом и состоит основная проблема биосинтеза белков, решение которой невозможно при использовании обычного ферментативного аппарата. Необходим дополнительный механизм, использующий некий источник информации о порядке аминокислот в цепи.
Для решения этой проблемы Кольцов предложил матричный механизм синтеза белков. Он считал, что молекула белка является основой, матрицей для синтеза таких же молекул, т. е. против каждого аминокислотного остатка в полипептидной цепи ставится такая же аминокислота в синтезируемой новой молекуле. Эта гипотеза отражала уровень знания той эпохи, когда все функции живого связывались с определёнными белками.
Однако позднее выяснилось, что веществом, хранящим генетическую информацию, являются нуклеиновые кислоты.
СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА
КОЛЛИНЕАРНОСТЬ (линейность)
Сначала мы рассмотрим, как в последовательности нуклеотидов записана последовательность аминокислот в белках. Логично предположить, что, поскольку последовательности нуклеотидов и аминокислот линейны, то между ними существует линейное соответствие, т. е. расположенным рядом нуклеотидам в ДНК соответствуют расположенные рядом аминокислоты в полипептиде. На это же указывает линейный характер генетических карт. Доказательством такого линейного соответствия, или коллинеарности, является совпадение линейного расположения мутаций на генетической карте и аминокислотных замен в белках мутантных организмов.
триплетность
При рассмотрении свойств кода реже всего встает вопрос о кодовом числе. Необходимо закодировать 20 аминокислот четырьмя нуклеотидами. Очевидно, что 1 нуклеотид не может кодировать 1 аминокислоту, т. к. тогда было бы возможно закодировать только 4 аминокислоты. Для того чтобы закодировать 20 аминокислот, нужны комбинации из нескольких нуклеотидов. Если взять комбинации из двух нуклеотидов, то мы получим 16 различных комбинаций ($4^2$ = 16). Этого недостаточно. Комбинаций из трёх нуклеотидов будет уже 64 ($4 ^3$ = 64), т. е. даже больше, чем нужно. Понятно, что комбинации из большего числа нуклеотидов тоже могли бы быть использованы, но из соображений простоты и экономии они маловероятны, т. е. код триплетный.
вырожденность и однозначность
В случае 64 комбинаций возникает вопрос, все ли комбинации кодируют аминокислоты или каждой аминокислоте соответствует только один триплет нуклеотидов. Во втором случае большая часть триплетов была бы бессмысленной, а замены нуклеотидов в результате мутаций в двух третях случаев приводили бы к потере белка. Это не соответствует наблюдаемым частотам потери белка при мутациях, что указывает на использование всех или почти всех триплетов. В дальнейшем было выяснено, что существуют три триплета, не кодирующие аминокислот. Они служат для того, чтобы обозначать конец полипептидной цепочки. Их называют стоп-кодонами. 61 триплет кодирует различные аминокислоты, т. е. одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами. Это свойство генетического кода называется вырожденностью. Вырожденность имеет место только в направлении от аминокислот к нуклеотидам, в обратном направлении код однозначен, т.е. каждый триплет кодирует одну определённую аминокислоту.
знаки препинания
Важный вопрос, решить который теоретически оказалось невозможным, каким образом триплеты, кодирующие соседние аминокислоты, отделяются друг от друга, т. е. есть ли в генетическом тексте знаки препинания.
Отсутствие запятых — эксперименты
Остроумные эксперименты Крика и Бреннера позволили узнать, есть ли «запятые» в генетических текстах. В ходе этих экспериментов учёные при помощи мутагенных веществ (акридиновых красителей) вызывали возникновение определённого типа мутаций — выпадения или вставки 1 нуклеотида. Оказалось, что выпадение или вставка 1 или 2 нуклеотидов всегда вызывает поломку кодируемого белка, а вот выпадение или вставка 3 нуклеотидов (или числа, кратного 3) практически не сказывается на функции кодируемого белка.
Представим себе, что у нас имеется генетический текст, построенный из повторяющейся тройки нуклеотидов АВС (рис. 1, а). В случае, если знаков препинания нет, вставка одного дополнительного нуклеотида приведёт к полному искажению текста (рис. 1, а). Были получены мутации бактериофага, расположенные на генетической карте близко друг от друга. При скрещивании двух фагов, несущих такие мутации, возникал гибрид, несущий две однобуквенные вставки (рис. 1, б). Понятно, что смысл текста терялся и в этом случае. Если же ввести ещё одну однобуквенную вставку, то после короткого неправильного участка смысл восстановится и есть шанс получить функционирующий белок (рис. 1, в). Это верно для триплетного кода при отсутствии знаков препинания. Если кодовое число другое, то и количество необходимых для восстановления смысла вставок будет другим. Если же в коде есть знаки препинания, то вставка нарушит чтение только одного триплета, а весь остальной белок будет синтезироваться правильно и сохранит активность. Эксперименты показали, что однобуквенные вставки всегда приводят к исчезновению белка, а восстановление функции происходит, когда число вставок кратно 3. Таким образом была доказана триплетность генетического кода и отсутствие внутренних знаков препинания.
неперекрываемость
Гамов предположил, что код перекрывающийся, т. е. первый, второй и третий нуклеотиды кодируют первую аминокислоту, второй, третий и четвёртый — вторую аминокислоту, третий, четвёртый и пятый — третью и т. д. Такая гипотеза создавала видимость решения пространственных затруднений, но создавала другую проблему. При таком кодировании за данной аминокислотой не могла идти любая другая, так как в кодирующем её триплете два первых нуклеотида уже были определены, и число возможных триплетов снижалось до четырёх. Анализ последовательностей аминокислот в белках показал, что встречаются все возможные пары соседних аминокислот, т. е. код должен быть неперекрывающимся.
универсальность
Еще одним свойством генетического кода, постулированным из теоретических соображений, является его универсальность. Предполагалось, что все виды живых организмов произошли в результате эволюции от одного общего предка, поэтому они имеют одинаковый генетический код. Это положение подтвердилось дальнейшими исследованиями. Оно имеет большое практическое значение, т. к. благодаря универсальности генетического кода мы можем заставить гены одного организма работать в другом организме и производить функционально активные белки. Это позволяет с помощью методов генетической инженерии получать в бактериях белки человека, нужные для медицинских целей, например, инсулин или гормон роста. Однако универсальность генетического кода оказалась не абсолютной. Известно несколько генетических систем, в которых генетический код немного отличается от универсального. Прежде всего это митохондрии. Кроме того, отклонения от универсального генетического кода найдены у некоторых инфузорий и паразитических бактерий. Однако во всех этих случаях отклонения незначительны и, очевидно, возникли вторично на основе универсального кода.
расшифровка кода
Когда основные свойства генетического кода были изучены, начались работы по его расшифровке и были определены значения всех триплетов (см. рис.). Триплет, кодирующий определённую аминокислоту, получил название кодона. Как правило, указываются кодоны в мРНК, иногда — в смысловой цепи ДНК (те же кодоны, но с заменой У на Т). Для некоторых аминокислот, например, метионина, существует только один кодон. Другие имеют по два кодона (фенилаланин, тирозин). Есть аминокислоты, которые кодируются тремя, четырьмя и даже шестью кодонами. Кодоны одной аминокислоты похожи друг на друга и, как правило, отличаются одним последним нуклеотидом. Это делает генетический код более устойчивым, так как замена последнего нуклеотида в кодоне при мутациях не ведёт к замене аминокислоты в белке. Знание генетического кода позволяет нам, зная последовательность нуклеотидов в гене, выводить последовательность аминокислот в белке, что широко используется в современных исследованиях.
Источник
Стандартный генетический код характеризуется триплетностью, вырожденностью, специфичностью, непрерывностью, неперекрываемостью и универсальностью.
1. Триплетность. Определенное сочетание трех нуклеотидных остатков в молекуле нуклеиновой кислоты, являющееся единицей генетического кода, называется триплетом, или кодоном.
Например, если один из фрагментов полинуклеотидной цепочки в молекуле мРНК имеет следующую последовательность нуклеотидных остатков или триплетов:
то этой последовательности триплетов соответствует определенная последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи:
Вся генетическая информация клетки хранится в ДНК. Фрагмент молекулы ДНК, в котором записана информация о первичной структуре одного белка (одной полипептидной цепочки), называется структурным геном (от греч. ytvoq — род, происхождение). Поскольку одна полипептидная цепь может содержать от 50 до 2000 (и даже больше) аминокислотных остатков, ген, кодирующий такую поли- пептидную цепь, должен состоять соответственно из 150—6000 (и больше) нуклеотидных остатков.
Микробная клетка кишечной палочки Е. coli содержит одну молекулу ДНК, в которой зашифрована первичная структура нескольких тысяч белков, обеспечивающих жизнеспособность клетки. Следовательно, в гигантской молекуле ДНК Е. coli расположено несколько тысяч генов, каждый из которых несет информацию об одном из белков, синтезируемых клеткой. В ДНК человека содержится приблизительно 20,5 тыс. структурных генов.
Однако на гены приходится только 3% от всей длины ДНК. Функции остальных 97% этой нуклеиновой кислоты пока не выяснены.
2. Вырожденность. В ходе расшифровки генетического кода было установлено, что из 64 возможных триплетов смысловое значение имеет только 61. Эти триплеты получили название значащих. Таким образом, одной и той же аминокислоте может соответствовать более чем один значащий триплет. Это свойство биологического кода получило название вырожденности, или избыточности.
Вырожденность генетического кода не одинакова для разных аминокислот. Так, лейцин, серин или аргинин кодируются шестью вариантами триплетов, а аланин, валин, глицин, пролин или треонин — четырьмя вариантами триплетов, различающимися между собой лишь остатком третьего азотистого основания (см. табл. 6). Более того, стандартный биологический код двух аминокислот — метионина и триптофана — не вырожден, в генах ядерных ДНК каждая из них шифруется только одним вариантом кодона.
Избыточность значащих триплетов — важнейшее свойство биологического кода, так как она повышает устойчивость информационного потока к неблагоприятным воздействиям внешней среды. При определении природы аминокислоты, которая должна быть включена в белок, третий нуклеотидный остаток в кодоне не имеет столь большого значения, как первые два, поскольку для многих аминокислот его замена не сказывается на смысле кодона.
Три кодона из 64 возможных (УАА, УАГ и УГА) не шифруют ни одну из протеиногенных аминокислот. Они играют роль сигналов, обозначающих конец записи информации о первичной структуре полипептидной цепи, и называются терминирующими (от англ, to terminate — завершать), а также стоп-кодонами, нонсенс-кодонами или бессмысленными.
- 3. Специфичность. Каждому значащему триплету стандартного генетического кода соответствует только одна определенная аминокислота. В этом смысле нуклеотидно-аминокислотный код строго однозначен.
- 4. Непрерывность. Запись информации о первичной структуре белковых молекул является линейной и однонаправленной. В ней отсутствуют «знаки препинания», т.е. сигналы, указывающие на конец одного кодона и начало следующего. Триплеты следуют один за другим непрерывно.
- 5. Неперекрываемость. Любой нуклеотидный остаток внутри одного гена входит в состав только одного триплета и не может входить одновременно в состав двух или трех триплетов.
- 6. Универсальность. Это важнейшее свойство генетического кода заключается в том, что смысловое значение триплетов у всех живущих на Земле организмов одинаковое.
Установление универсальности генетического кода дало возможность целенаправленного манипулирования генетическим материалом и послужило основой возникновения генной инженерии (1972) — новой отрасли науки, занимающейся вопросами пересадки генов из одних организмов в другие и получения необычных комбинаций генов разных организмов. Например, с помощью генной инженерии получают для медицинских целей человеческий интерферон. Этот антивирусный белок синтезируется бактериями, в ДНК которых был введен ген интерферона человека.
Однако генетический код универсален не абсолютно. В ДНК митохондрий и у некоторых простейших организмов он немного отличается от канонического.
Источник