Генетикалық кодтың қасиеттері. Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

Генетикалық код. Генетикалық кодтың қасиеттері

Генетикалық код–бұл ДНҚ немесе а-РНҚ молекуласындағы нуклеотидтердің орналасуының бірізділігі, ақуыздағы аминқышқылдар бірізділігін анықтайды.

• 1955 жылы Г.Гамов, ДНҚ молекуласындағы ақпараттың кодталуын бірнеше нуклеотидтер үйлесіп қамтамасыз етеді деп болжау айтты. Табиғатта әртүрлі 20 аминқышқылы бар, әралуандылықты ақуыздардан тұрады және оларды шифрлау үшін үш нуклеотид, немесе триплетті код қажет.
• Бұл жағдайда төрт нуклеотидтерден 4³ = 64 триплет пайда болады. (Егер код екі нуклеотидтен тұратын болса, онда тек 16 аминқышқылын шифрлаған болар еді, 4² = 16).

• Генетикалық кодты толық шифрлау 20 ғасырдың 1960 жылдары іске асырылды. ДНҚ-ның 64 триплеті бар.
• Оның ішінде 61 триплет әртүрлі аминқышқылдарын кодтайды, ал қалған үш триплет – мәнсіз немесе «нонсенс-триплеттер» деп аталады.Үшеуі аминқышқылдарды шифрламайды, олар ешбір аминқышқылына сәйкес келмейді (АТТ, АЦТ, АТЦ).
• Генетикалық кодтың көптеген кодондары үшінші нуклеотид бойынша айырмашылығы болады.
• Генетикалық код РНҚ тілінде жазылған, өйткені ақуыз синтезінде РНҚ аралық звено қызметін атқарады.

Генетикалық кодтың ерекшелігі:

• 1. Код триплетті –бір амин қышқылын үш нуклеотид кодтайды, яғни генетикалық кодтың бірлігі триплет немесе кодон болып табылады.
• 2. Кодтың көптігі – көптеген аминқышқылдар бірнеше триплеттермен шифланады. (Бұл өте маңызды, себебі ДНҚ тізбегіндегі бір нуклеотидтің орнына екіншісінің қойылуы триплет мағынасын немесе ақпаратын өзгертпейді), яғни жаңа кодон сол аминқышқылын кодтауы мүмкін.

3. Өзгешелігі, ерекшелігі - әрбір триплет тек бір аминқышқылын кодтайды.

4. Генетикалық кодтың универсалдығы – жер бетіндегі тірі ағзалардың әртүрлі түрлеріндегі код толықтай сәйкес.

5. Кодтың үздіксіздігі – нуклеотидтердің бірізділігін триплет соңында триплет санайды, кодта үтір болмайды, яғни бір кодонды екіншісімен бөлетін белгі жоқ.

6. Бірін-бірі жаппайды – Көршілес триплеттер немесе кодондар бірін-бірі жаппайды, ал әрбір жеке нуклеотид берілген бағдарлама кезінде тек бір триплеттің құрамына кіреді.

Гендегі ақуыз туралы ақпарат: триплеттердің тізбектік бірізділігі - ақуыздың алғашқы құрылымындағы аминқышқылдардың тізбектік бірізділігін кодтайды.

Осы алғашқы құрылым ақуыз молекуласының кеңістіктегі конфигурациясын, оның биологиялық және физико-химиялық қасиеттерін анықтайды.

Пептидтік тізбектегі аминқышқылдардың және ген экзондарындағы триплеттер бірізділігінің арасындағы тізбектік сәйкестік – бұл генетикалық кодтың коллинеарлығы болып табылады.

РНҚ көптеген көшірмелері бір геннен қысқа уақытта синтезделінеді, өйткені РНҚ бірінші молекуласының синтезделуі бітпей жатып, РНҚ жаңа молекулаларының синтезделуі жүреді. Әрбір РНҚ полимераза эукариоттарда секундына 20 нуклеотидтерген дейін, ал прокариоттарда секундына 50 нуклеотидтерге жылжиды. Нәтижесінде, 1 сағатта бір геннен 1000 транскриптаттан көп синтезделуі мүмкін.

• Транскрипция: жасуша ядросында, белгілі генде м-РНҚ пайда болады. (Бұл ақуыз құрылымы туралы ақпаратты ДНҚ-дан м-РНҚ-ға көшіріп жазу).

м-РНҚ ядрода пісіп жетілуге немесе процессингке ұшырайды, бұл кезде ол

модифицирленеді.Тек процессингтен кейін, толған м-РНҚ ядродан цитоплазмаға келіп түседі.

• трансляция- рибосомалардағы м-РНҚ-ң бағдарламасы бойынша ақуыздың синтезі.

Бұл бағдарламаның мағынасы – аминқышқылдардың пептидті тізбекті түзіп, белгілі бірізділікті қосылуы.

Даярлық кезеңдер.

Трансляция кезінде амино-ацил-т-РНҚ қатысады, ал бос аминқышқылдар қатыспайды. Осы комплекстің пайда болуы аминқышқылдардың реакциялық қабылетін жоғарылатады және аминқышқылдар өзінің антикодонымен кездеседі.

^{т-РНҚ өз аминқышқылын тану және байланысу арнайы аминоацил-т-РНК синтетаза ферментімен іске асады.}

Ақуыз синтезі рибосомада жүзеге асады

^{Амино-ацильді (А-бөлік) бөлікте – аминқышқылын алып жүретін, амино-ацилді т-РНҚ орналасады.}

^{Пептидильді (П-бөлік) бөлікте – пептидті байланыспен қосылған аминқышқылды тізбегімен т-РНҚ орналасады.}

^{а-РНҚ байланысатын орталықпен байланысатын бөлік (М бөлік);}

• Рибосоманың функциональдық орталықтары.

Трансляция процессі белсенді рибосомаларды құрастырудан, яғни трансляция инициациясынан басталады. Рибосома суббірліктерінің түрлері және олардың үстірттерінің қосылуы күрделі.

• Үлкен және кіші суббірліктер аралығында, байланысқан үстірттерде шұңқыр (қуыс) болады, пептидті байланыстың пайда болуын және м-РНҚ туралы рибосомалардың ауысушылығын катализдейтін орталықтар бар.

• Трансляциялау кезеңі 3 фазадан тұрады:
• Инициация
• Элонгация
• Синтездің терминациясы
• Инициация фазасы
• Бұл пептид синтезінің басталуы. Осы жерде рибосомалардың екі суббірліктерінің

бірлесуі және алғашқы амино-ацил т-РНҚ-ң қосылуы жүреді. Инициирлеуші, бастаушы кодон АУГ метионин аминқышқылын шифрлайды, сондықтан пептидиальді бөлікте метионинді алып жүруші т-РНҚ алғашқы орынды алады.

• Трансляцияның инициация процесстері инициация факторлары -ақуыздармен катализденеді.
• Элонгация фазасы
• Бұл, алғашқы пептидті байланыстың пайда болу кезеңінен басталып, соңғы аминқышқылдардың қосылуына дейінгі пептидтің ұзаруы болып табылады.
• - А бөлікте болатын кезекті кодонды, амино-ацил т-РНҚ-ң тануы және антикодон мен кодон аралығында бір-бірімен комплементарлы әрекеттестігі жүреді.

• т-РНҚ- құрылысының ерекшелігі арқасында, антикодон кодонмен қосылған кезде, П-бөлікте орналасқан аминқышқылдарына жақын, м-РНҚ-аминқышқылы А-бөлікте орналасады.
• Екі аминқышқылдары аралығында пептидті байланыс пайда болады, нәтижесінде жоғарыда айтылған аминқышқылы өзінің т-РНҚ-дағы байланысын жоғалтады және А-бөлікте орналасқан амино-ацил-т-РНҚ-на қосылады, ал т-РНҚ П-бөліктен кетіп цитоплазмаға өтеді.
• Пептидті тізбектен тұратын т-РНҚ-ның А-бөліктен, П-бөлікке ауыстырылуы рибосомалардың м-РНҚ бойымен қадамға, бір кодонға сәйкес жылжуымен қоса жүреді.

Келесі кодон А-бөлікпен түйісіп, онда ол сәйкес амино-ацил-т-РНҚ-мен танылады. Осында өз аминқышқылын орналастырады және А-бөлікке кодон-терминатор келіп түспейінше (ол үшін т-РНҚ жоқ), қайталана береді

• Полипептидтің синтезделуінің аяқталуы -терминация фазасы, терминирлеуші кодондағы (УАА, УАГ немесе УГА) ерекше рибосомальді ақуызбен танылу жүреді. Сонымен, соңғы аминқышқылға су (Н2О) – қосылады, рибосомамен байланыс үзіледі және екі суббірлікке бөлінеді.