6.5: Генетичний код
Якщо хтось запитає вас, чи можете ви код, ви, ймовірно, припускаєте, що вони мають на увазі комп’ютерний код. Зображення на малюнку \(\PageIndex<1>\) являє собою важливий код, який ви використовуєте весь час, але не з комп’ютером. Це генетичний код, який використовується вашими клітинами для зберігання інформації та створення білків. Малюнок \(\PageIndex<1>\) : Логотип генетичного коду FACIL
Що таке генетичний код?
Генетичний код складається з послідовності азотних основ в полінуклеотидному ланцюжку ДНК або РНК. Підставами є аденін (А), цитозин (С), гуанін (G) і тимін (Т) (або урацил, U, в РНК). Чотири основи складають «букви» генетичного коду. Букви об’єднані в групи по три, утворюючи кодові «слова», звані кодонами. Кожен кодон розшифровується як (кодує) одну амінокислоту, якщо вона не кодує сигнал запуску або зупинки. У білках 20 загальних амінокислот. З чотирма основами, що утворюють трибазові кодони, існує 64 можливих кодонів. 61 кодону більш ніж достатньо для коду 20 амінокислот, таким чином, більше одного кодону для однієї амінокислоти. Генетичні коди можна знайти в таблиці \(\PageIndex\) або в додатку 1.
| Друга база U | Амінокислота | Друга база C | Амінокислота | Друга база A | Амінокислота | Друга база G | Амінокислота | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Перша база U | УУУ | Фе | УКУ | Сер | УАУ | Тир | УГУ | Cys | Третя база U |
| Перша база U | УУЦ | Фе | УСС | Сер | УАК | Тир | УГК | Cys | Третя база C |
| Перша база U | УУА | Лей | УКА | Сер | УАА | (стоп) немає амінокислоти | ГУГА | (стоп) немає амінокислоти | Третя база A |
| Перша база U | УУА | Лей | UCG | Сер | ГРAG | (стоп) немає амінокислоти | УГГІ | Трп | Третя база G |
| Перша база C | КУУ | Лей | CCU | Про | КАУ | Його | CGU | Арг | Третя база U |
| Перша база C | КУС | Лей | CCC | Про | CAC | Його | CGC | Арг | Третя база C |
| Перша база C | КУА | Лей | CCA | Про | CAA | Глен | CGA | Арг | Третя база A |
| Перша база C | КУГ | Лей | ККГ | Про | КЛІТИНА | Глен | CGG | Арг | Третя база G |
| Перша база A | АУУ | Іль | АКУ | Thr | ААУ | Асн | АГУ | Сер | Третя база U |
| Перша база A | АУК | Іль | АКК | Thr | AAC | Асн | АГЦ | Сер | Третя база C |
| Перша база A | АУА | Іль | АКА | Thr | ААА | Лис | АГА | Арг | Третя база A |
| Перша база A | СЕРП | Зустріти (старт) | АКГ | Thr | ААГ | Лис | АГГ | Арг | Третя база G |
| Перша база G | ГУУ | Вал | ГКУ | Ала | ГАУ | жерех | ГГУ | Гли | Третя база U |
| Перша база G | ГУК | Вал | GCC | Ала | ГАК | жерех | GGC | Гли | Третя база C |
| Перша база G | ГУА | Вал | GCA | Ала | ГАА | Глю | ГГА | Гли | Третя база A |
| Перша база G | ГУГ | Вал | GCG | Ала | КЛЯП | Глю | ГГГ | Гли | Третя база G |
Читання генетичного коду
Якщо ви знайдете кодон AUG в таблиці \(\PageIndex<1>\) , ви побачите, що він кодує амінокислоту метіонін. Цей кодон також є стартовим кодоном, який встановлює кадр зчитування коду. Рамка для читання – це спосіб поділу основ на кодони. Вона проілюстрована на рис \(\PageIndex\) . Після стартового кодону AUG (не показаний на зображенні) наступні три основи читаються як другий кодон. Наступні три основи після цього читаються як третій кодон і так далі. Послідовність основ читається, кодон кодоном, поки не буде досягнутий стоп-кодон. UAG, UGA та UAA – це всі стоп-кодони. Вони не кодують для будь-яких амінокислот. Малюнок \(\PageIndex\) : Читання генетичного коду. Генетичний код зчитується трьома основами одночасно. Кодони – це кодові слова генетичного коду.
Характеристика генетичного коду
- Генетичний код універсальний. Всі відомі живі істоти мають один і той же генетичний код. Це показує, що всі організми мають спільну еволюційну історію.
- Генетичний код однозначний. Це означає, що кожен кодон кодує тільки для однієї амінокислоти (або запуску або зупинки). Це необхідно, щоб не виникало питання про те, яка амінокислота правильна.
- Генетичний код надлишковий. Це означає, що кожна амінокислота закодована більш ніж одним кодоном. Наприклад, в таблиці вище чотири кодони коду для амінокислоти треонін. Надмірність в коді допомагає запобігти помилкам синтезу білка. Якщо база в кодоні змінюється випадково, є хороший шанс, що він все одно буде код для тієї ж амінокислоти.
Рецензія
- Опишіть генетичний код.
- Поясніть, як читається генетичний код.
- Визначте три важливі характеристики генетичного коду.
- Підсумуємо, як був розшифрований генетичний код.
- Використовуйте таблицю під назвою «Генетичний код», наведену вище, щоб відповісти на наступні питання.
- Чи зображений код в таблиці з ДНК або РНК? Поясніть свої міркування.
- Для якої амінокислоти кодон CAA код?
- Чи має UGA код для амінокислоти? Чому чи чому ні? Якщо так, то який з них?
- Подивіться на кодони, які код для амінокислоти гліцин. Скільки їх там? У чому їх схожість і відмінність один від одного?
- Уявіть, що ви проводите експеримент, подібний до того, який проводили Ніренберг та Маттеї з 20 пробірками, кожна з яких містить вміст клітин бактерій та всі 20 амінокислот, з одним типом амінокислоти, позначені в кожній трубці. Якби ви додали синтетичну РНК, що містить тільки базовий цитозин, поліпептидний ланцюг, що складається з якої амінокислоти буде вироблятися? Поясніть свою відповідь.
- 64
- 20
- 3
- Це залежить від виду
- 64
- 20
- 3
- 4
Дізнатися більше
Порівняння послідовностей ДНК є життєво важливим для розуміння еволюційних взаємозв’язків між організмами. Перевірте більше тут:
Атрибуції:
- Логотип Генетичного коду Бас Е. Дутільх та ін., ліцензований CC BY 2.5 через Wikimedia Commons
- Генетичний код від Madprime, публічне надбання через Вікісховище
- Текст адаптований з біології людиниCK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0
Recommended articles
- Article type Section or Page License CK-12 License Version 3.0 Show Page TOC Yes on Page
- Tags
- authorname:mgrewal
- cssprint:dense
- genetic code
- program:oeri
- source@https://www.ck12.org/book/ck-12-human-biology/
- source[translate]-bio-16750
5 видів нуклеотидів
П’ять нуклеотидів зазвичай використовуються в біохімії та генетиці. Кожен нуклеотид є полімером, що складається з трьох частин:
- Цукор з п’ятьма атомами вуглецю (2′-дезоксирибоза в ДНК або рибоза в РНК)
- Молекула фосфату
- Азотиста (азотовмісна) основа
Назви нуклеотидів
П’ять основ — аденін, гуанін, цитозин, тимін і урацил, які мають символи A, G, C, T і U відповідно. Назва основи зазвичай використовується як назва нуклеотиду, хоча це технічно неправильно. Основи поєднуються з цукром, утворюючи нуклеотиди аденозин, гуанозин, цитидин, тимідин і уридин.
Нуклеотиди називаються залежно від кількості фосфатних залишків, які вони містять. Наприклад, нуклеотид, який має основу аденіну і три фосфатні залишки, буде названий аденозинтрифосфатом (АТФ). Якщо нуклеотид містить два фосфати, це буде аденозиндифосфат (АДФ). Якщо є один фосфат, нуклеотидом є аденозинмонофосфат (АМФ).
Більше 5 нуклеотидів
Хоча більшість людей вивчають лише п’ять основних типів нуклеотидів, є й інші, включаючи, наприклад, циклічні нуклеотиди (наприклад, 3′-5′-циклічний GMP і циклічний AMP). Основи також можуть бути метильовані з утворенням різних молекул .
Як з’єднуються частини нуклеотиду
KTSDESIGN / НАУКОВА ФОТОБІБЛІОТЕКА / Getty Images
І ДНК , і РНК використовують чотири основи, але не всі однакові. ДНК використовує аденін, тимін, гуанін і цитозин, тоді як РНК використовує аденін, гуанін і цитозин, але містить урацил замість тиміну. Спіраль молекули утворюється, коли дві комплементарні основи утворюють водневі зв’язки одна з одною. Аденін зв’язується з тиміном (AT) в ДНК і з урацилом в РНК (AU). Гуанін і цитозин доповнюють один одного (ГК).
Щоб утворити нуклеотид , основа з’єднується з першим або первинним вуглецем рибози або дезоксирибози. Вуглець під номером 5 цукру з’єднується з киснем фосфатної групи. У молекулах ДНК або РНК фосфат з одного нуклеотиду утворює фосфодіефірний зв’язок із вуглецем під номером 3 у наступному цукрі нуклеотиду.
Основа аденіну
Мартін Штайнтхалер / Getty Images
Основи мають одну з двох форм. Пурини складаються з подвійного кільця, в якому 5-атомне кільце з’єднується з 6-атомним кільцем. Піримідини являють собою окремі 6-атомні кільця.
Пуринами є аденін і гуанін. До піримідинів відносяться цитозин, тимін і урацил.
Хімічна формула аденіну C 5 H 5 N 5. Аденін (A) зв’язується з тиміном (T) або урацилом (U). Це важлива основа, оскільки вона використовується не лише в ДНК і РНК, але й для молекули-носія енергії АТФ, кофактора флавінаденіндинуклеотиду та кофактора нікотинамідаденіндінуклеотиду (НАД).
Аденін проти аденозину
Хоча люди зазвичай називають нуклеотиди за назвами їхніх основ, аденін і аденозин — це не одне й те саме. Аденін – це назва пуринової основи. Аденозин — це велика нуклеотидна молекула, що складається з аденіну, рибози або дезоксирибози та однієї або кількох фосфатних груп.
Основа тиміну
Хімічна формула піримідинтиміну C 5 H 6 N 2 O 2 . Його символ — Т, і він міститься в ДНК, але не в РНК.
Основа гуаніну
Мерилін Нівес / Getty Images
Хімічна формула пуринового гуаніну C 5 H 5 N 5 O. Гуанін (G) зв’язується лише з цитозином (C) як у ДНК, так і в РНК.
Основа цитозину
Хімічна формула піримідинового цитозину C 4 H 5 N 3 O. Його символ C. Ця основа міститься як в ДНК, так і в РНК. Цитидинтрифосфат (CTP) є кофактором ферменту, який може перетворювати АДФ в АТФ.
Цитозин може спонтанно перетворюватися на урацил. Якщо мутацію не виправити, це може залишити залишок урацилу в ДНК.
База Урацил
з 2015 року / Getty Images
Урацил — слабка кислота , яка має хімічну формулу C 4 H 4 N 2 O 2 . Урацил (U) знаходиться в РНК, де він зв’язується з аденіном (A). Урацил є деметильованою формою основи тиміну. Молекула переробляє себе за допомогою ряду фосфорибозилтрансферазних реакцій.
Один цікавий факт про урацил полягає в тому, що місія Кассіні на Сатурні виявила, що його супутник Титан, схоже, містить урацил на поверхні.
