Po prostudov?n? t?chto t?mat byste m?li b?t schopni:

1. Popi?te n?sleduj?c? pojmy a vysv?tlete vztah mezi nimi:
   • polymer, monomer;
   • sacharid, monosacharid, disacharid, polysacharid;
   • lipid, mastn? kyselina, glycerol;
   • aminokyselina, peptidov? vazba, protein;
   • katalyz?tor, enzym, aktivn? m?sto;
   • nukleov? kyselina, nukleotid.
2. Uve?te 5–6 d?vod?, pro? je voda tak d?le?itou sou??st? ?iv?ch syst?m?.
3. Vyjmenujte ?ty?i hlavn? t??dy organick?ch slou?enin nach?zej?c?ch se v ?iv?ch organismech; popsat roli ka?d?ho z nich.
4. Vysv?tlete, pro? enzymaticky ??zen? reakce z?vis? na teplot?, pH a p??tomnosti koenzym?.
5. Popi?te roli ATP v energetick?m hospod??stv? bu?ky.
6. Vyjmenujte v?choz? l?tky, hlavn? kroky a kone?n? produkty sv?tlem indukovan?ch reakc? a reakc? fixace uhl?ku.
7. Stru?n? popi?te obecn? sch?ma bun??n?ho d?ch?n?, ze kter?ho by bylo z?ejm?, jak? m?sto zauj?maj? reakce glykol?zy, G. Krebs?v cyklus (cyklus kyseliny citr?nov?) a elektronov? transportn? ?et?zec.
8. Porovnejte d?ch?n? a fermentaci.
9. Popi?te strukturu molekuly DNA a vysv?tlete, pro? se po?et adeninov?ch zbytk? rovn? po?tu thyminov?ch zbytk? a po?et guaninov?ch zbytk? se rovn? po?tu cytosinov?ch zbytk?.
10. Vytvo?te stru?n? sch?ma synt?zy RNA na DNA (transkripci) u prokaryot.
11. Popi?te vlastnosti genetick?ho k?du a vysv?tlete, pro? by m?l b?t triplet.
12. Na z?klad? tohoto ?et?zce DNA a tabulky kodon? ur?ete komplement?rn? sekvenci matricov? RNA, ozna?te kodony transferov? RNA a aminokyselinovou sekvenci, kter? se vytvo?? jako v?sledek translace.
13. Vyjmenujte f?ze synt?zy b?lkovin na ?rovni ribozom?.

Algoritmus pro ?e?en? probl?m?.

Typ 1. Samokop?rovac? DNA.

Jeden z ?et?zc? DNA m? n?sleduj?c? nukleotidovou sekvenci:
AGTACCGATACCGATTTCG...
Jakou sekvenci nukleotid? m? druh? ?et?zec t??e molekuly?

K z?pisu nukleotidov? sekvence druh?ho vl?kna molekuly DNA, kdy? je zn?ma sekvence prvn?ho vl?kna, sta?? nahradit thymin adeninem, adenin thyminem, guanin cytosinem a cytosin guaninem. Proveden?m t?to substituce dostaneme sekvenci:
TACTGGCTATGAGCTAAATG...

Typ 2. K?dov?n? protein?.

Aminokyselinov? ?et?zec proteinu ribonukle?zy m? n?sleduj?c? za??tek: lysin-glutamin-threonin-alanin-alanin-alanin-lysin ...
Jak? sekvence nukleotid? zahajuje gen odpov?daj?c? tomuto proteinu?

K tomu pou?ijte tabulku genetick?ho k?du. Pro ka?dou aminokyselinu najdeme jej? k?dov? ozna?en? ve tvaru odpov?daj?c?ho tria nukleotid? a vyp??eme jej. Uspo??d?n?m t?chto triplet? jeden za druh?m ve stejn?m po?ad?, v jak?m jdou odpov?daj?c? aminokyseliny, z?sk?me vzorec pro strukturu sekce messenger RNA. Zpravidla je takov?ch trojic n?kolik, v?b?r se prov?d? podle va?eho rozhodnut? (bere se v?ak pouze jedna z trojic). ?e?en? m??e b?t n?kolik, resp.
AAACAAAATSUGTSGGTSUGTSGAAG

Jakou sekvenc? aminokyselin za??n? protein, pokud je k?dov?n takovou sekvenc? nukleotid?:
ACGCCATGGCCGGT...

Podle principu komplementarity najdeme strukturu informa?n?ho ?seku RNA vytvo?en?ho na dan?m segmentu molekuly DNA:
UGCGGGUACCCGCCCA...

Pot? se obr?t?me na tabulku genetick?ho k?du a pro ka?d? trio nukleotid?, po??naje prvn?m, najdeme a zap??eme aminokyselinu, kter? mu odpov?d?:
Cystein-glycin-tyrosin-arginin-prolin-...

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Obecn? biologie". Moskva, "Osv?cen?", 2000

• T?ma 4. "Chemick? slo?en? bu?ky." §2-§7 str. 7-21
• T?ma 5. "Fotosynt?za." §16-17 str. 44-48
• T?ma 6. "Bun??n? d?ch?n?." §12-13 str. 34-38
• T?ma 7. "Genetick? informace." §14-15 str. 39-44

GENETICK? K?D, syst?m pro z?znam d?di?n? informace ve form? sekvence nukleotidov?ch b?z? v molekul?ch DNA (u n?kter?ch vir? - RNA), kter? ur?uje prim?rn? strukturu (uspo??d?n? aminokyselinov?ch zbytk?) v molekul?ch b?lkovin (polypeptidy). Probl?m genetick?ho k?du byl formulov?n po prok?z?n? genetick? role DNA (ameri?t? mikrobiologov? O. Avery, K. McLeod, M. McCarthy, 1944) a rozlu?t?n? jej? struktury (J. Watson, F. Crick, 1953), po zji?t?n? ?e geny ur?uj? strukturu a funkce enzym? (princip „jeden gen – jeden enzym“ od J. Beadle a E. Tatema, 1941) a ?e existuje z?vislost prostorov? struktury a aktivity proteinu na jeho prim?rn? struktu?e (F. Senger, 1955). Ot?zku, jak kombinace 4 b?z? nukleov?ch kyselin ur?uj? st??d?n? 20 b??n?ch aminokyselinov?ch zbytk? v polypeptidech, poprv? polo?il G. Gamow v roce 1954.

Na z?klad? experimentu, ve kter?m byly studov?ny interakce inzerc? a delec? p?ru nukleotid?, stanovil F. Crick a dal?? v?dci v roce 1961 v jednom z gen? bakteriof?ga T4 obecn? vlastnosti genetick?ho k?du: triplet, tzn. ka?d? aminokyselinov? zbytek v polypeptidov?m ?et?zci odpov?d? sad? t?? b?z? (triplet nebo kodon) v DNA genu; ?ten? kodon? v genu jde z pevn?ho bodu, v jednom sm?ru a „bez ??rek“, to znamen?, ?e kodony nejsou od sebe odd?leny ??dn?mi znaky; degenerace nebo redundance - stejn? aminokyselinov? zbytek m??e k?dovat n?kolik kodon? (synonymn? kodony). Auto?i navrhli, aby se kodony nep?ekr?valy (ka?d? b?ze pat?? pouze jednomu kodonu). Pokra?ovalo se v p??m?m studiu k?dovac? schopnosti triplet? pomoc? syst?mu bezbun??n? synt?zy protein? pod kontrolou syntetick? messenger RNA (mRNA). Do roku 1965 byl genetick? k?d zcela rozlu?t?n v d?lech S. Ochoa, M. Nirenberga a H. G. Korany. Rozlu?t?n? z?hady genetick?ho k?du bylo jedn?m z vynikaj?c?ch ?sp?ch? biologie 20. stolet?.

K implementaci genetick?ho k?du v bu?ce doch?z? v pr?b?hu dvou matricov?ch proces? - transkripce a translace. Medi?torem mezi genem a proteinem je mRNA, kter? vznik? p?i transkripci na jednom z ?et?zc? DNA. V tomto p??pad? je sekvence b?z? DNA, kter? nese informaci o prim?rn? struktu?e proteinu, „p?eps?na“ do podoby sekvence b?z? mRNA. Pot?, b?hem translace na ribozomech, je nukleotidov? sekvence mRNA p?e?tena p?enosovou RNA (tRNA). Ty maj? akceptorov? konec, ke kter?mu je p?ipojen aminokyselinov? zbytek, a adaptorov? konec nebo tripletov? antikodon, kter? rozpozn?v? odpov?daj?c? kodon mRNA. K interakci kodonu a antikodonu doch?z? na z?klad? komplement?rn?ho p?rov?n? b?z?: adenin (A) - uracil (U), guanin (G) - cytosin (C); v tomto p??pad? je sekvence b?z? mRNA translatov?na do aminokyselinov? sekvence syntetizovan?ho proteinu. R?zn? organismy pou??vaj? r?zn? synonymn? kodony pro stejnou aminokyselinu na r?zn?ch frekvenc?ch. ?ten? mRNA k?duj?c? polypeptidov? ?et?zec za??n? (iniciuje) od kodonu AUG odpov?daj?c?ho aminokyselin? methionin. M?n? ?asto u prokaryot jsou inicia?n?mi kodony GUG (valin), UUG (leucin), AUU (isoleucin), u eukaryot - UUG (leucin), AUA (isoleucin), ACG (threonin), CUG (leucin). T?m se nastav? takzvan? r?mec nebo f?ze ?ten? b?hem translace, to znamen?, ?e se cel? nukleotidov? sekvence mRNA p?e?te trojn?sobn? po tripletu tRNA, dokud se na n? nenajde n?kter? ze t?? termin?torov?ch kodon?, ?asto naz?van?ch stop kodony. mRNA: UAA, UAG, UGA (tabulka). ?ten? t?chto triplet? vede k dokon?en? synt?zy polypeptidov?ho ?et?zce.

AUG a stop kodony jsou um?st?ny na za??tku a na konci oblast? mRNA k?duj?c?ch polypeptidy, v dan?m po?ad?.

Genetick? k?d je kvazi-univerz?ln?. To znamen?, ?e existuj? mal? odchylky ve v?znamu n?kter?ch kodon? v r?zn?ch objektech, a to se t?k? p?edev??m termin?torov?ch kodon?, kter? mohou b?t v?znamn?; nap??klad v mitochondri?ch n?kter?ch eukaryot a v mykoplazmatech k?duje UGA tryptofan. Nav?c v n?kter?ch mRNA bakteri? a eukaryot k?duje UGA neobvyklou aminokyselinu selenocystein a UAG v jedn? z archaebakteri? k?duje pyrrolysin.

Existuje n?zor, podle kter?ho genetick? k?d vznikl n?hodou (hypot?za „zmrazen?ho p??padu“). Je pravd?podobn?j??, ?e se vyvinul. Tento p?edpoklad je podpo?en existenc? jednodu??? a zjevn? starov?k? verze k?du, kter? se ?te v mitochondri?ch podle pravidla „dv? ze t??“, kdy pouze dv? ze t?? b?z? v tripletu ur?uj? aminoskupinu. kyselina.

Lit .: Crick F. N. a. o. Obecn? povaha genetick?ho k?du pro proteiny // P??roda. 1961 sv. 192; Genetick? k?d. N.Y., 1966; Ichas M. Biologick? k?d. M., 1971; Inge-Vechtomov S. G. Jak se ?te genetick? k?d: pravidla a v?jimky // Modern? p??rodn? v?da. M., 2000. T. 8; Ratner V. A. Genetick? k?d jako syst?m // Soros Educational Journal. 2000. V. 6. ?. 3.

S. G. Inge-Vechtomov.

Genetick? k?d je zp?sob k?dov?n? sekvence aminokyselin v molekule proteinu pomoc? sekvence nukleotid? v molekule nukleov? kyseliny. Vlastnosti genetick?ho k?du vypl?vaj? ze znak? tohoto k?dov?n?.

Ka?d? aminokyselina proteinu je spojena se t?emi po sob? jdouc?mi nukleotidy nukleov? kyseliny - trojice nebo kodon. Ka?d? z nukleotid? m??e obsahovat jednu ze ?ty? dus?kat?ch b?z?. V RNA jsou to adenin (A), uracil (U), guanin (G), cytosin (C). R?zn?m kombinov?n?m dus?kat?ch b?z? (v tomto p??pad? nukleotid?, kter? je obsahuj?) lze z?skat mnoho r?zn?ch triplet?: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC atd. Celkov? po?et mo?n?ch kombinac? je 64, tedy 43.

B?lkoviny ?iv?ch organism? obsahuj? asi 20 aminokyselin. Pokud by p??roda „pojala“ zak?dovat ka?dou aminokyselinu ne t?emi, ale dv?ma nukleotidy, pak by rozmanitost takov?ch p?r? nesta?ila, proto?e by jich bylo jen 16, tzn. 42.

Takto, hlavn? vlastnost? genetick?ho k?du je jeho triplet. Ka?d? aminokyselina je k?dov?na trojic? nukleotid?.

Proto?e existuje podstatn? v?ce mo?n?ch r?zn?ch triplet? ne? aminokyselin pou??van?ch v biologick?ch molekul?ch, takov? vlastnost jako nadbytek genetick? k?d. Mnoho aminokyselin za?alo b?t k?dov?no ne jedn?m kodonem, ale n?kolika. Nap??klad aminokyselina glycin je k?dov?na ?ty?mi r?zn?mi kodony: GGU, GGC, GGA, GGG. Redundance se tak? naz?v? degenerace.

Shoda mezi aminokyselinami a kodony se odr??? ve form? tabulek. Nap??klad tyto:

Ve vztahu k nukleotid?m m? genetick? k?d n?sleduj?c? vlastnost: jedine?nost(nebo specifi?nost): ka?d? kodon odpov?d? pouze jedn? aminokyselin?. Nap??klad kodon GGU m??e k?dovat pouze glycin a ??dnou jinou aminokyselinu.

Znovu. Redundance je o skute?nosti, ?e n?kolik triplet? m??e k?dovat stejnou aminokyselinu. Specifi?nost – Ka?d? specifick? kodon m??e k?dovat pouze jednu aminokyselinu.

V genetick?m k?du nejsou ??dn? speci?ln? interpunk?n? znam?nka (krom? stop kodon?, kter? ozna?uj? konec synt?zy polypeptidu). Funkci interpunk?n?ch znam?nek pln? samotn? troj?ata – konec jednoho znamen?, ?e dal?? za?ne. To znamen? n?sleduj?c? dv? vlastnosti genetick?ho k?du: kontinuita a nep?ekr?vaj?c? se. Spojitost je ch?p?na jako ?ten? trojic bezprost?edn? po sob?. Nep?ekr?vaj?c? se znamen?, ?e ka?d? nukleotid m??e b?t sou??st? pouze jednoho tripletu. Tak?e prvn? nukleotid dal??ho tripletu v?dy n?sleduje po t?et?m nukleotidu p?edchoz?ho tripletu. Kodon nem??e za??nat na druh?m nebo t?et?m nukleotidu p?edchoz?ho kodonu. Jin?mi slovy, k?d se nep?ekr?v?.

Genetick? k?d m? vlastnost univerz?lnost. Je to stejn? pro v?echny organismy na Zemi, co? ukazuje na jednotu p?vodu ?ivota. Existuj? velmi vz?cn? v?jimky. Nap??klad n?kter? triplety mitochondri? a chloroplast? k?duj? jin? aminokyseliny, ne? jsou jejich obvykl?. To m??e nazna?ovat, ?e na ?svitu v?voje ?ivota existovaly m?rn? odli?n? varianty genetick?ho k?du.

Kone?n? m? genetick? k?d odolnost proti hluku, kter? je d?sledkem jeho vlastnictv? jako nadbyte?nosti. Bodov? mutace, n?kdy se vyskytuj?c? v DNA, obvykle vedou k nahrazen? jedn? dus?kat? b?ze jinou. T?m se trojice zm?n?. Nap??klad to bylo AAA, po mutaci se z n?j stalo AAG. Ne v?dy v?ak takov? zm?ny vedou ke zm?n? aminokyseliny v syntetizovan?m polypeptidu, proto?e oba triplety mohou d?ky vlastnosti redundance genetick?ho k?du odpov?dat jedn? aminokyselin?. Vzhledem k tomu, ?e mutace jsou ?ast?ji ?kodliv?, je u?ite?n? vlastnost odolnosti proti hluku.

Genetick? neboli biologick? k?d je jednou z univerz?ln?ch vlastnost? ?iv? p??rody, dokazuj?c? jednotu jej?ho p?vodu. Genetick? k?d- jedn? se o metodu k?dov?n? aminokyselinov? sekvence polypeptidu pomoc? nukleotidov? sekvence nukleov? kyseliny (informativn? RNA nebo komplement?rn? ?sek DNA, na kter?m je syntetizov?na mRNA).

Existuj? i jin? definice.

Genetick? k?d- jedn? se o shodu ka?d? aminokyseliny (kter? je sou??st? ?iv?ch b?lkovin) ur?it? sekvence t?? nukleotid?. Genetick? k?d je vztah mezi b?zemi nukleov?ch kyselin a proteinov?mi aminokyselinami.

Ve v?deck? literatu?e nen? genetick? k?d ch?p?n jako sekvence nukleotid? v DNA ??dn?ho organismu, kter? ur?uje jeho individualitu.

Je chybn? p?edpokl?dat, ?e jeden organismus nebo druh m? jeden k?d a jin? jin?. Genetick? k?d je zp?sob, jak?m jsou aminokyseliny k?dov?ny nukleotidy (tj. princip, mechanismus); je univerz?ln? pro v?echny ?iv? v?ci, stejn? pro v?echny organismy.

Proto je nespr?vn? ??kat nap??klad „Genetick? k?d ?lov?ka“ nebo „Genetick? k?d organismu“, co? se ?asto pou??v? v t?m?? v?deck? literatu?e a filmech.

V t?chto p??padech m?me obvykle na mysli genom ?lov?ka, organismu atp.

Rozmanitost ?iv?ch organism? a charakteristika jejich ?ivotn? d?le?it? ?innosti je d?na p?edev??m rozmanitost? b?lkovin.

Specifick? struktura proteinu je ur?ena po?ad?m a mno?stv?m r?zn?ch aminokyselin, kter? tvo?? jeho slo?en?. Aminokyselinov? sekvence peptidu je za?ifrov?na v DNA pomoc? biologick?ho k?du. Z hlediska diverzity sady monomer? je DNA primitivn?j?? molekulou ne? peptid. DNA je ?ada alternac? pouze ?ty? nukleotid?. To v?zkumn?k?m dlouho br?nilo pova?ovat DNA za materi?l d?di?nosti.

Jak jsou aminokyseliny k?dov?ny nukleotidy

1) Nukleov? kyseliny (DNA a RNA) jsou polymery tvo?en? nukleotidy.

Ka?d? nukleotid m??e obsahovat jednu ze ?ty? dus?kat?ch b?z?: adenin (A, en: A), guanin (G, G), cytosin (C, en: C), thymin (T, en: T). V p??pad? RNA je thymin nahrazen uracilem (Y, U).

P?i zva?ov?n? genetick?ho k?du se berou v ?vahu pouze dus?kat? b?ze.

Pak m??e b?t ?et?zec DNA reprezentov?n jako jejich line?rn? sekvence. Nap??klad:

Oblast mRNA komplement?rn? k tomuto k?du bude n?sleduj?c?:

2) Proteiny (polypeptidy) jsou polymery skl?daj?c? se z aminokyselin.

V ?iv?ch organismech se ke stavb? polypeptid? pou??v? 20 aminokyselin (n?kolik dal??ch je velmi vz?cn?ch). K jejich ozna?en? lze pou??t i jedno p?smeno (i kdy? ?ast?ji se pou??vaj? t?i – zkratka pro n?zev aminokyseliny).

Aminokyseliny v polypeptidu jsou tak? line?rn? spojeny peptidovou vazbou. P?edpokl?dejme nap??klad, ?e existuje oblast proteinu s n?sleduj?c? sekvenc? aminokyselin (ka?d? aminokyselina je ozna?ena jedn?m p?smenem):

3) Pokud je ?kolem zak?dovat ka?dou aminokyselinu pomoc? nukleotid?, pak se scvrk?v? na to, jak zak?dovat 20 p?smen pomoc? 4 p?smen.

Toho lze dos?hnout p?i?azov?n?m p?smen 20p?smenn? abecedy ke slov?m slo?en?m z n?kolika p?smen 4p?smenn? abecedy.

Pokud je jedna aminokyselina k?dov?na jedn?m nukleotidem, pak mohou b?t k?dov?ny pouze ?ty?i aminokyseliny.

Pokud je ka?d? aminokyselina shodn? se dv?ma po sob? jdouc?mi nukleotidy v ?et?zci RNA, pak m??e b?t k?dov?no ?estn?ct aminokyselin.

Pokud existuj? ?ty?i p?smena (A, U, G, C), pak po?et jejich r?zn?ch p?rov?ch kombinac? bude 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), (UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Z?vorky se pou??vaj? pro usnadn?n? vn?m?n?.] To znamen?, ?e pouze 16 r?zn?ch aminokyselin m??e b?t k?dov?no takov?m k?dem (dvoup?smenn? slovo): ka?d? bude m?t sv? vlastn? slovo (dva po sob? jdouc? nukleotidy).

Z matematiky vypad? vzorec pro ur?en? po?tu kombinac? takto: ab = n.

Zde n je po?et r?zn?ch kombinac?, a je po?et p?smen abecedy (nebo z?klad ??seln? soustavy), b je po?et p?smen ve slov? (nebo ??slic v ??sle). Pokud do tohoto vzorce dosad?me 4p?smennou abecedu a slova sest?vaj?c? ze dvou p?smen, dostaneme 42 = 16.

Pokud jsou jako k?dov? slovo pro ka?dou aminokyselinu pou?ity t?i po sob? jdouc? nukleotidy, pak lze zak?dovat 43 = 64 r?zn?ch aminokyselin, proto?e 64 r?zn?ch kombinac? m??e b?t tvo?eno ?ty?mi p?smeny po t?ech (nap??klad AUG, GAA, CAU, GGU atd.).

d.). To je ji? v?ce ne? dost pro k?dov?n? 20 aminokyselin.

P?esn? tak t??p?smenn? k?d se pou??v? v genetick?m k?du. Naz?vaj? se t?i po sob? jdouc? nukleotidy, kter? k?duj? stejnou aminokyselinu trojice(nebo kodon).

Ka?d? aminokyselina je spojena se specifick?m tripletem nukleotid?.

Nav?c, proto?e kombinace triplet? p?ekr?vaj? po?et aminokyselin, mnoho aminokyselin je k?dov?no v?ce triplety.

T?i triplety nek?duj? ??dnou z aminokyselin (UAA, UAG, UGA).

Ozna?uj? konec vys?l?n? a jsou vol?ni stop kodony(nebo nesmysln? kodony).

Triplet AUG k?duje nejen aminokyselinu methionin, ale tak? iniciuje translaci (hraje roli start kodonu).

N??e jsou tabulky shody aminokyselin s nukleotidov?mi triplety.

Podle prvn? tabulky je vhodn? ur?it odpov?daj?c? aminokyselinu z dan?ho tripletu. Za druh? - pro danou aminokyselinu, odpov?daj?c? triplety.

Zva?te p??klad implementace genetick?ho k?du. Nech? existuje mRNA s n?sleduj?c?m obsahem:

Rozd?lme sekvenci nukleotid? na trojice:

Porovnejme ka?d? triplet s aminokyselinou j?m k?dovan?ho polypeptidu:

Methionin - Kyselina asparagov? - Serin - Threonin - Tryptofan - Leucin - Leucin - Lysin - Asparagin - Glutamin

Posledn? triplet je stop kodon.

Vlastnosti genetick?ho k?du

Vlastnosti genetick?ho k?du jsou z velk? ??sti d?sledkem zp?sobu k?dov?n? aminokyselin.

Prvn? a z?ejm? vlastnost je trojn?sobnost.

Rozum? se t?m skute?nost, ?e k?dovou jednotkou je sekvence t?? nukleotid?.

D?le?itou vlastnost? genetick?ho k?du je jeho nep?ekr?vaj?c? se. Nukleotid zahrnut? v jednom tripletu nem??e b?t zahrnut v jin?m.

To znamen?, ?e sekvenci AGUGAA lze ??st pouze jako AGU-GAA, ale ne nap??klad takto: AGU-GUG-GAA. To znamen?, ?e pokud je p?r GU zahrnut v jednom tripletu, nem??e ji? b?t integr?ln? sou??st? jin?ho.

Pod jedine?nost Genetick? k?d ch?pe, ?e ka?d? triplet odpov?d? pouze jedn? aminokyselin?.

Nap??klad triplet AGU k?duje aminokyselinu serin a ??dnou jinou aminokyselinu.

Genetick? k?d

Tento triplet jednozna?n? odpov?d? pouze jedn? aminokyselin?.

Na druhou stranu, jedn? aminokyselin? m??e odpov?dat n?kolik triplet?. Nap??klad stejn? serin, krom? AGU, odpov?d? kodonu AGC. Tato vlastnost se naz?v? degenerace genetick? k?d.

Degenerace v?m umo??uje ponechat mnoho mutac? ne?kodn?ch, proto?e ?asto nahrazen? jednoho nukleotidu v DNA nevede ke zm?n? hodnoty tripletu. Kdy? se pod?v?te pozorn? na tabulku shody aminokyselin s triplety, m??ete vid?t, ?e pokud je aminokyselina k?dov?na n?kolika triplety, pak se ?asto li?? v posledn?m nukleotidu, to znamen?, ?e to m??e b?t cokoliv.

Jsou tak? zaznamen?ny n?kter? dal?? vlastnosti genetick?ho k?du (kontinuita, odolnost proti ?umu, univerz?lnost atd.).

Stabilita jako adaptace rostlin na podm?nky existence. Hlavn? reakce rostlin na p?soben? nep??zniv?ch faktor?.

Odolnost rostlin je schopnost odol?vat p?soben? extr?mn?ch faktor? prost?ed? (sucho p?dy a vzduchu).

Jednozna?nost k?du ge-not-ti-che-th se projevuje v tom, ?e

Tato vlastnost byla vyvinuta v procesu evoluce a je geneticky fixovan?. V oblastech s nep??zniv?mi podm?nkami se vytvo?ily stabiln? dekorativn? formy a m?stn? odr?dy kulturn?ch rostlin - odoln? v??i suchu. Zvl??tn? ?rove? rezistence rostlin?m se odhal? pouze p?soben?m extr?mn?ch faktor? prost?ed?.

V d?sledku n?stupu takov?ho faktoru za??n? f?ze podr??d?n? - prudk? odchylka od normy ?ady fyziologick?ch parametr? a jejich rychl? n?vrat k norm?lu. Pak doch?z? ke zm?n? intenzity metabolismu a po?kozen? intracelul?rn?ch struktur. Z?rove? se potla?? v?echny syntetick?, aktivuj? se v?echny hydrolytick? a sn??? se celkov? energetick? z?soben? t?la. Pokud vliv faktoru nep?ekro?? prahovou hodnotu, nast?v? adapta?n? f?ze.

Adaptovan? rostlina m?n? reaguje na opakovan? nebo zvy?uj?c? se vystaven? extr?mn?mu faktoru. Na ?rovni organismu se k mechanism?m adaptace p?id?v? interakce m / y org?n?. Oslaben? toku vody, miner?ln?ch a organick?ch slou?enin rostlinou zes?l? konkurenci mezi org?ny a jejich r?st se zastav?.

Stanovena biorezistence u rostlin. max. je hodnota extr?mn?ho faktoru, p?i kter?m rostliny je?t? tvo?? ?ivotaschopn? semena. Agronomick? udr?itelnost je ur?ena m?rou sn??en? v?nosu. Rostliny se vyzna?uj? odolnost? v??i specifick?mu typu extr?mn?ho faktoru - p?ezimov?n?, plynovzdorn?, solivzdorn?, suchovzdorn?.

?krkavky typu maj? na rozd?l od ploch?ch ?erv? prim?rn? t?ln? dutinu - schizok?lu, vzniklou destrukc? parenchymu, kter? vypl?uje mezery mezi st?nou t?la a vnit?n?mi org?ny - jej? funkc? je transport.

Udr?uje homeost?zu. Tvar t?la je kulat? v pr?m?ru. Ko?n? vrstva je kutikularizovan?. Svalstvo p?edstavuje vrstva pod?ln?ch sval?. St?evo je od konce ke konci a skl?d? se ze 3 ??st?: p?edn?, st?edn? a zadn?. ?stn? otvor se nach?z? na ventr?ln?m povrchu p?edn?ho konce t?la. Hltan m? charakteristick? troj?heln?kov? lumen. Vylu?ovac? syst?m je reprezentov?n protonefridi? nebo speci?ln? k??? - hypoderm?ln? ?l?zy. V?t?ina druh? je dvoudom?, pouze s pohlavn?m rozmno?ov?n?m.

V?voj je p??m?, z??dka s metamorf?zou. Maj? konstantn? bun??n? slo?en? t?la a postr?daj? schopnost regenerace. P?edn? st?evo se skl?d? z dutiny ?stn?, hltanu a j?cnu.

Nemaj? st?edn? ani zadn? ??st. Vylu?ovac? syst?m se skl?d? z 1-2 obrovsk?ch bun?k podko??. Pod?ln? vylu?ovac? kan?ly le?? v postrann?ch h?ebenech hypodermis.

Vlastnosti genetick?ho k?du. D?kazy o tripletov?m k?du. De?ifrov?n? kodon?. Termina?n? kodony. Koncept genetick? suprese.

My?lenku, ?e informace je zak?dov?na v genu v prim?rn? struktu?e proteinu, specifikoval F.

Crick ve sv? sekven?n? hypot?ze, podle n?? sekvence genov?ch prvk? ur?uje sekvenci aminokyselinov?ch zbytk? v polypeptidov?m ?et?zci. Platnost sekven?n? hypot?zy dokazuje kolinearita struktur genu a j?m k?dovan?ho polypeptidu. Nejv?znamn?j??m po?inem roku 1953 byla my?lenka, ?e. ?e k?d je s nejv?t?? pravd?podobnost? trojit?.

; P?ry b?z? DNA: A-T, T-A, G-C, C-G - mohou k?dovat pouze 4 aminokyseliny, pokud ka?d? p?r odpov?d? jedn? aminokyselin?. Jak v?te, v b?lkovin?ch je 20 z?kladn?ch aminokyselin. Pokud p?edpokl?d?me, ?e ka?d? aminokyselina odpov?d? 2 p?r?m b?z?, pak lze zak?dovat 16 aminokyselin (4 * 4) - to je op?t m?lo.

Pokud je k?d triplet, pak lze ze 4 p?r? b?z? vytvo?it 64 kodon? (4 * 4 * 4), co? je v?ce ne? dostate?n? mno?stv? pro k?dov?n? 20 aminokyselin. Creek a jeho spolupracovn?ci p?edpokl?dali, ?e k?d je trojit?, ?e mezi kodony nejsou ??dn? „??rky“, tj. odd?luj?c? znaky; ke ?ten? k?du v genu doch?z? z pevn?ho bodu v jednom sm?ru. V l?t? 1961 Kirenberg a Mattei referovali o de?ifrov?n? prvn?ho kodonu a navrhli metodu pro stanoven? slo?en? kodon? v bezbun??n?m syst?mu synt?zy protein?.

Kodon pro fenylalanin byl tedy v mRNA de?ifrov?n jako UUU. D?le v d?sledku aplikace metod vyvinut?ch Kor?nem, Nirenbergem a Lederem v roce 1965.

byl sestaven k?dov? slovn?k v jeho modern? podob?. Z?sk?n? mutac? ve f?g?ch T4 zp?soben?ch delec? nebo adic? b?z? tedy bylo d?kazem tripletov?ho k?du (vlastnost 1). Tyto v?padky a p?id?n?, vedouc? k posun?m sn?mk? p?i „?ten?“ k?du, byly eliminov?ny pouze obnoven?m spr?vnosti k?du, co? zabr?nilo v?skytu mutant?. Tyto experimenty tak? uk?zaly, ?e triplety se nep?ekr?vaj?, tj. ka?d? b?ze m??e pat?it pouze jednomu tripletu (vlastnost 2).

V?t?ina aminokyselin m? v?ce ne? jeden kodon. K?d, ve kter?m je po?et aminokyselin men?? ne? po?et kodon?, se naz?v? degenerovan? (vlastnost 3), tzn.

e. dan? aminokyselina m??e b?t k?dov?na v?ce ne? jedn?m tripletem. Krom? toho t?i kodony nek?duj? v?bec ??dnou aminokyselinu („nesmysln? kodony“) a funguj? jako „stop sign?l“. Stop kodon je koncov?m bodem funk?n? jednotky DNA, cistronu. Termina?n? kodony jsou u v?ech druh? stejn? a jsou reprezentov?ny jako UAA, UAG, UGA. Pozoruhodn?m rysem k?du je, ?e je univerz?ln? (vlastnost 4).

Ve v?ech ?iv?ch organismech stejn? triplety k?duj? stejn? aminokyseliny.

Existence t?? typ? mutantn?ch kodon? - termin?tor? a jejich suprese byla prok?z?na u E. coli a kvasinek. Objev gen? – supresor?, „ch?p?n?“ nesmysl? – alel r?zn?ch gen?, nazna?uje, ?e se translace genetick?ho k?du m??e zm?nit.

Mutace ovliv?uj?c? antikodon tRNA m?n? jejich kodonovou specifitu a vytv??ej? p??le?itost pro potla?en? mutace na transla?n? ?rovni. K potla?en? na ?rovni translace m??e doj?t v d?sledku mutac? v genech k?duj?c?ch n?kter? ribozomov? proteiny. V d?sledku t?chto mutac? ribozom „chybuje“ nap??klad p?i ?ten? nesmysln?ch kodon? a „rozum?“ jim na ?kor n?kter?ch nemutovan?ch tRNA. Spolu s genotypovou supres?, p?sob?c? na ?rovni translace, je mo?n? i fenotypov? suprese nesmysln?ch alel: s poklesem teploty, s p?soben?m aminoglykosidov?ch antibiotik, kter? se v??ou na ribozomy, jako je streptomycin, na bu?ky.

22. Rozmno?ov?n? vy???ch rostlin: vegetativn? a nepohlavn?. Tvorba v?trus?, struktura v?trus?, rovn? a heterosporn? Rozmno?ov?n? jako vlastnost ?iv? hmoty, tedy schopnost jedince d?t vznik sv?mu druhu, existovala v ran?ch f?z?ch evoluce.

Formy reprodukce lze rozd?lit na 2 typy: asexu?ln? a sexu?ln?. Nepohlavn? rozmno?ov?n? se ve skute?nosti prov?d? bez ??asti z?rode?n?ch bun?k pomoc? specializovan?ch bun?k - spor. Vznikaj? v org?nech nepohlavn?ho rozmno?ov?n? – sporangi?ch v d?sledku mitotick?ho d?len?.

V?trus p?i sv?m kl??en? rozmno?uje nov?ho jedince, podobn?ho mate?sk?mu, s v?jimkou v?trus? semenn?ch rostlin, u kter?ch v?trus ztratil funkci rozmno?ov?n? a os?dlen?. V?trusy mohou vznikat i reduk?n?m d?len?m, kdy se jednobun??n? v?trusy vysypou.

Mno?en? rostlin pomoc? vegetativn?ho (??st v?honku, listu, ko?ene) nebo d?len? jednobun??n?ch ?as na polovinu se naz?v? vegetativn? (cibulka, ??zky).

Sexu?ln? reprodukci prov?d?j? speci?ln? pohlavn? bu?ky - gamety.

Gamety se tvo?? v d?sledku mei?zy, jsou ?ensk? a mu?sk?. V d?sledku jejich splynut? vznik? zygota, ze kter? se n?sledn? vyvine nov? organismus.

Rostliny se li?? v typech gamet. U n?kter?ch jednobun??n?ch organism? funguje v ur?itou dobu jako gameta. Organismy r?zn?ho pohlav? (gamety) se spojuj? - tento sexu?ln? proces se naz?v? hologamie. Pokud jsou sam?? a sami?? gamety morfologicky podobn?, mobiln? - jedn? se o izogamety.

A sexu?ln? proces izogamn?. Pokud jsou sami?? gamety pon?kud v?t?? a m?n? pohybliv? ne? sam?? gamety, pak se jedn? o heterogamety a proces je heterogamie. Oogamie - sami?? gamety jsou velmi velk? a nepohybliv?, sam?? gamety jsou mal? a pohybliv?.

12345678910Dal?? =>

Genetick? k?d - korespondence mezi triplety DNA a aminokyselinami b?lkovin

Pot?eba k?dovat strukturu protein? v line?rn? sekvenci nukleotid? mRNA a DNA je d?na skute?nost?, ?e b?hem translace:

• neexistuje ??dn? shoda mezi po?tem monomer? v matrici mRNA a produktem - syntetizovan?m proteinem;
• neexistuje ??dn? struktur?ln? podobnost mezi RNA a proteinov?mi monomery.

T?m se eliminuje komplement?rn? interakce mezi matric? a produktem, princip, na jeho? z?klad? se p?i replikaci a transkripci prov?d? konstrukce nov?ch molekul DNA a RNA.

Z toho je z?ejm?, ?e mus? existovat „slovn?k“, kter? umo?n? zjistit, kter? nukleotidov? sekvence mRNA zaji??uje za?azen? aminokyselin v dan? sekvenci do proteinu. Tento „slovn?k“ se naz?v? genetick?, biologick?, nukleotidov? nebo aminokyselinov? k?d. Umo??uje k?dovat aminokyseliny, kter? tvo?? proteiny, pomoc? specifick? sekvence nukleotid? v DNA a mRNA. M? ur?it? vlastnosti.

Trojn?sobnost. Jednou z hlavn?ch ot?zek p?i objas?ov?n? vlastnost? k?du byla ot?zka po?tu nukleotid?, kter? by m?ly ur?ovat za?azen? jedn? aminokyseliny do proteinu.

Bylo zji?t?no, ?e k?duj?c? prvky v k?dov?n? aminokyselinov? sekvence jsou skute?n? triplety nukleotid?, pop?. troj?ata, kter? byly pojmenov?ny "kodony".

V?znam kodon?.

Bylo mo?n? zjistit, ?e z 64 kodon? zahrnut? aminokyselin do syntetizovan?ho polypeptidov?ho ?et?zce k?duje 61 triplet? a zb?vaj?c? 3 - UAA, UAG, UGA nek?duj? inkluzi aminokyselin v proteinu a byly p?vodn? tzv. nesmysln? nebo nesmysln? kodony. Pozd?ji se v?ak uk?zalo, ?e tyto triplety signalizuj? dokon?en? translace, a proto se staly zn?m?mi jako termina?n? nebo stop kodony.

Kodony mRNA a nukleotidov? triplety v k?duj?c?m ?et?zci DNA se sm?rem od 5' do 3'-konce maj? stejnou sekvenci dus?kat?ch b?z?, krom? toho, ?e v DNA je m?sto uracilu (U), charakteristick?m pro mRNA, thymin (T).

Specifi?nost.

Ka?d? kodon odpov?d? pouze jedn? specifick? aminokyselin?. V tomto smyslu je genetick? k?d p??sn? jednozna?n?.

Tabulka 4-3.

Jednozna?nost je jednou z vlastnost? genetick?ho k?du, projevuj?c? se t?m, ?e ...

Hlavn? slo?ky syst?mu synt?zy b?lkovin

Po?adovan? komponenty	Funkce
jeden . Aminokyseliny	Substr?ty pro synt?zu b?lkovin
2. tRNA	tRNA p?sob? jako adapt?ry. Interaguj? s akceptorov?m koncem s aminokyselinami a s antikodonem - s kodonem mRNA.
3. Aminoacyl-tRNA syntet?za	Ka?d? aa-tRNA syntet?za katalyzuje specifickou vazebnou reakci jedn? z 20 aminokyselin s odpov?daj?c? tRNA
4.mRNA	Matrice obsahuje line?rn? sekvenci kodon?, kter? ur?uj? prim?rn? strukturu protein?
5. Ribozomy	Ribonukleoproteinov? subcelul?rn? struktury, kter? jsou m?stem synt?zy protein?
6.	Zdroje energie
7. Proteinov? faktory iniciace, elongace, terminace	Specifick? extraribozom?ln? proteiny pot?ebn? pro proces translace (12 inicia?n?ch faktor?: elF; 2 elonga?n? faktory: eEF1, eEF2 a termina?n? faktory: eRF)
8. Ho???kov? ionty	Kofaktor, kter? stabilizuje strukturu ribozom?

Pozn?mky: Elf( eukaryotick? inicia?n? faktory) jsou inicia?n? faktory; eEF( eukaryotick? elonga?n? faktory) jsou faktory prodlou?en?; eRF ( eukaryotick? uvol?uj?c? faktory) jsou termina?n? faktory.

degenerace. V mRNA a DNA m? smysl 61 triplet?, z nich? ka?d? k?duje za?azen? jedn? z 20 aminokyselin v proteinu.

Z toho vypl?v?, ?e v informa?n?ch molekul?ch je zahrnut? stejn? aminokyseliny do proteinu ur?eno n?kolika kodony. Tato vlastnost biologick?ho k?du se naz?v? degenerace.

U lid? jsou pouze 2 aminokyseliny zak?dov?ny jedn?m kodonem - Met a Tri, zat?mco Leu, Ser a Apr - ?esti kodony a Ala, Val, Gli, Pro, Tre - ?ty?mi kodony (tabulka 1).

Redundance k?dovac?ch sekvenc? je nejcenn?j?? vlastnost? k?du, proto?e zvy?uje odolnost toku informac? v??i nep??zniv?m vliv?m vn?j??ho i vnit?n?ho prost?ed?. P?i ur?ov?n? povahy aminokyseliny, kter? m? b?t zahrnuta do proteinu, nen? t?et? nukleotid v kodonu tak d?le?it? jako prvn? dva. Jak je vid?t z tabulky. 4-4, u mnoha aminokyselin nem? nahrazen? nukleotidu na t?et? pozici kodonu vliv na jeho v?znam.

Linearita z?znamu informac?.

B?hem translace jsou kodony mRNA „?teny“ z pevn?ho v?choz?ho bodu postupn? a nep?ekr?vaj? se. V z?znamu informac? nejsou ??dn? sign?ly ozna?uj?c? konec jednoho kodonu a za??tek dal??ho. Kodon AUG je inicia?n? a je ?ten jak na za??tku, tak v jin?ch oblastech mRNA jako Met. Triplety za n?m jsou ?teny sekven?n? bez jak?chkoliv mezer a? k stop kodonu, ve kter?m je dokon?ena synt?za polypeptidov?ho ?et?zce.

V?estrannost.

Doned?vna se v??ilo, ?e k?d je naprosto univerz?ln?, tzn. v?znam k?dov?ch slov je stejn? pro v?echny studovan? organismy: viry, bakterie, rostliny, oboj?iveln?ky, savce v?etn? ?lov?ka.

Pozd?ji v?ak ve?la ve zn?most jedna v?jimka, uk?zalo se, ?e mitochondri?ln? mRNA obsahuje 4 triplety, kter? maj? jin? v?znam ne? v mRNA jadern?ho p?vodu. V mitochondri?ln? mRNA tedy triplet UGA k?duje Tri, AUA k?dy pro Met a ACA a AGG jsou ?teny jako dal?? stop kodony.

Kolinearita gen? a produkt?.

U prokaryot byla nalezena line?rn? korespondence mezi sekvenc? kodon? genu a sekvenc? aminokyselin v proteinov?m produktu, nebo, jak se ??k?, existuje kolinearita mezi genem a produktem.

Tabulka 4-4.

Genetick? k?d

Prvn? nadace	Druh? z?kladna
	U	Z	ALE	G
U	UUU vysou?e? vlas?	UCU Cep	Pneumatika UAU	UGU Cys
Vysou?e? vlas? UUC	UCC Ser	iASTir	UGC Cys
UUA Lei	UCA Cep	UAA*	UGA*
UUG Lei	UCG Ser	UAG*	UGG duben
Z	Cuu Lei	CCU Pro	CAU Gis	CGU dub
CUC Lei	SSS Pro	SAS Gis	CGC dub
CUA Lei	SSA Pro	CAA Gln	CGA dub
CUG Lei	CCG Pro	CAG Gln	CGG dub
ALE	AUU Ile	ACU Tpe	AAU Asn	AGU Ser
AUC Ile	ACC Tre	AAS Asn	AGG Ser
AUA Met	ASA Tre	AAA Liz	AGA dub
AUG Set	ACG Tre	AAG Liz	AGG dub
G	Z?kaz GUU	GCU Ala	GAU Asp	GGU Gli
H??del GUC	GCC Ala	GAC Asp	GGC Glee
GUA Val	GSA Ala	GAA Glu	GGA Glee
H??del GUG	GСG Ala	GAG Glu	GGG Glee

Pozn?mky: U, uracil; C - cytosin; A - adenin; G, guanin; * - termina?n? kodon.

U eukaryot jsou z?kladn? sekvence v genu, koline?rn? aminokyselinov? sekvence v proteinu, p?eru?eny introny.

Proto v eukaryotick?ch bu?k?ch je aminokyselinov? sekvence proteinu koline?rn? se sekvenc? exon? v genu nebo zral? mRNA po post-transkrip?n?m odstran?n? intron?.

Gen- struktur?ln? a funk?n? jednotka d?di?nosti, kter? ??d? v?voj ur?it?ho znaku nebo vlastnosti. Rodi?e p?ed?vaj? soubor gen? sv?m potomk?m b?hem rozmno?ov?n? Velk? p??nos ke studiu genu m?li ru?t? v?dci: Simashkevich E.A., Gavrilova Yu.A., Bogomazova O.V. (2011)

V sou?asn? dob? se v molekul?rn? biologii ust?lilo, ?e geny jsou ?seky DNA, kter? nesou jakoukoli integr?ln? informaci – o struktu?e jedn? molekuly proteinu nebo jedn? molekuly RNA. Tyto a dal?? funk?n? molekuly ur?uj? v?voj, r?st a fungov?n? t?la.

Ka?d? gen je z?rove? charakterizov?n ?adou specifick?ch regula?n?ch sekvenc? DNA, jako jsou promotory, kter? se p??mo pod?lej? na regulaci exprese genu. Regula?n? sekvence se mohou nach?zet bu? v bezprost?edn? bl?zkosti otev?en?ho ?tec?ho r?mce k?duj?c?ho protein, nebo na za??tku sekvence RNA, jako je tomu u promotor? (tzv. c?s cis-regula?n? prvky), a ve vzd?lenosti mnoha milion? p?r? b?z? (nukleotid?), jako v p??pad? zesilova??, izol?tor? a supresor? (n?kdy klasifikovan?ch jako trans-regula?n? prvky transregula?n? prvky). Pojem gen tedy nen? omezen na k?duj?c? oblast DNA, ale je ?ir??m pojmem, kter? zahrnuje regula?n? sekvence.

P?vodn? term?n gen se objevil jako teoretick? jednotka pro p?enos diskr?tn? d?di?n? informace. Historie biologie pamatuje spory o to, kter? molekuly mohou b?t nositeli d?di?n? informace. V?t?ina v?dc? v??ila, ?e takov?mi nosi?i mohou b?t pouze proteiny, proto?e jejich struktura (20 aminokyselin) umo??uje vytvo?it v?ce mo?nost? ne? struktura DNA, kter? se skl?d? pouze ze ?ty? typ? nukleotid?. Pozd?ji bylo experiment?ln? prok?z?no, ?e pr?v? DNA obsahuje d?di?nou informaci, kter? byla vyj?d?ena jako ?st?edn? dogma molekul?rn? biologie.

Geny mohou proch?zet mutacemi – n?hodn?mi nebo ??elov?mi zm?nami v sekvenci nukleotid? v ?et?zci DNA. Mutace mohou v?st ke zm?n? sekvence, a tedy ke zm?n? biologick?ch charakteristik proteinu nebo RNA, co? m??e n?sledn? v?st k obecn? nebo m?stn? zm?n?n? nebo abnorm?ln? funkci organismu. Takov? mutace jsou v n?kter?ch p??padech patogenn?, proto?e jejich v?sledkem je onemocn?n? nebo let?ln? na embryon?ln? ?rovni. Ne v?echny zm?ny v nukleotidov? sekvenci v?ak vedou ke zm?n? struktury proteinu (vlivem degenerace genetick?ho k?du) nebo k v?razn? zm?n? sekvence a nejsou patogenn?. Zejm?na je lidsk? genom charakterizov?n jednonukleotidov?mi polymorfismy a variacemi po?tu kopi?. varianty po?tu kopi?), jako jsou delece a duplikace, kter? tvo?? asi 1 % cel? lidsk? nukleotidov? sekvence. Jednonukleotidov? polymorfismy zejm?na definuj? r?zn? alely stejn?ho genu.

Monomery, kter? tvo?? ka?d? z ?et?zc? DNA, jsou komplexn? organick? slou?eniny, kter? obsahuj? dus?kat? b?ze: adenin (A) nebo thymin (T) nebo cytosin (C) nebo guanin (G), p?tiatomov? cukr-pent?za-deoxyrib?za, tzv. po kter?m a obdr?el n?zev samotn? DNA, stejn? jako zbytek kyseliny fosfore?n?.Tyto slou?eniny se naz?vaj? nukleotidy.

Vlastnosti gen?

1. diskr?tnost - nem?sitelnost gen?;
2. stabilita - schopnost udr?ovat strukturu;
3. labilita - schopnost opakovan? mutovat;
4. mnoho?etn? alelismus – v populaci existuje mnoho gen? v r?zn?ch molekul?rn?ch form?ch;
5. alelismus - v genotypu diploidn?ch organism? pouze dv? formy genu;
6. specifi?nost – ka?d? gen k?duje sv?j vlastn? znak;
7. pleiotropie - mnoho?etn? ??inek genu;
8. expresivita - m?ra exprese genu ve znaku;
9. penetrance - frekvence projevu genu ve fenotypu;
10. amplifikace – zv??en? po?tu kopi? genu.

Klasifikace

1. Struktur?ln? geny jsou jedine?n? slo?ky genomu, kter? p?edstavuj? jedinou sekvenci k?duj?c? specifick? protein nebo n?kter? typy RNA. (Viz tak? ?l?nek Housekeeping geny).
2. Funk?n? geny - reguluj? pr?ci strukturn?ch gen?.

Genetick? k?d- metoda vlastn? v?em ?iv?m organism?m pro k?dov?n? aminokyselinov? sekvence protein? pomoc? sekvence nukleotid?.

V DNA jsou pou?ity ?ty?i nukleotidy - adenin (A), guanin (G), cytosin (C), thymin (T), kter? se v ruskojazy?n? literatu?e ozna?uj? p?smeny A, G, C a T. Tato p?smena tvo?? abeceda genetick?ho k?du. V RNA se pou??vaj? stejn? nukleotidy s v?jimkou thyminu, kter? je nahrazen podobn?m nukleotidem – uracilem, kter? se ozna?uje p?smenem U (v ruskojazy?n? literatu?e U). V molekul?ch DNA a RNA se nukleotidy se?ad? do ?et?zc?, a tak se z?skaj? sekvence genetick?ch p?smen.

Genetick? k?d

V p??rod? se pro stavbu b?lkovin pou??v? 20 r?zn?ch aminokyselin. Ka?d? protein je ?et?zec nebo n?kolik ?et?zc? aminokyselin v p?esn? definovan? sekvenci. Tato sekvence ur?uje strukturu proteinu, a tedy v?echny jeho biologick? vlastnosti. Sada aminokyselin je tak? univerz?ln? pro t?m?? v?echny ?iv? organismy.

Implementace genetick? informace v ?iv?ch bu?k?ch (tj. synt?za proteinu k?dovan?ho genem) se prov?d? pomoc? dvou matricov?ch proces?: transkripce (tj. synt?za mRNA na templ?tu DNA) a translace genetick?ho k?du. do aminokyselinov? sekvence (synt?za polypeptidov?ho ?et?zce na mRNA). Ke k?dov?n? 20 aminokyselin sta?? t?i po sob? jdouc? nukleotidy a tak? stop sign?l, kter? znamen? konec proteinov? sekvence. Soubor t?? nukleotid? se naz?v? triplet. P?ij?man? zkratky odpov?daj?c? aminokyselin?m a kodon?m jsou zn?zorn?ny na obr?zku.

Vlastnosti

1. Trojn?sobnost- v?znamnou jednotkou k?du je kombinace t?? nukleotid? (triplet, nebo kodon).
2. Kontinuita- mezi trojicemi nejsou ??dn? interpunk?n? znam?nka, to znamen?, ?e informace jsou ?teny nep?etr?it?.
3. nep?ekr?vaj?c? se- stejn? nukleotid nem??e b?t sou?asn? sou??st? dvou nebo v?ce triplet? (nepozorov?no u n?kter?ch p?ekr?vaj?c?ch se gen? vir?, mitochondri? a bakteri?, kter? k?duj? n?kolik protein? s posunem ?tec?ho r?mce).
4. Jednozna?nost (specifi?nost)- ur?it? kodon odpov?d? pouze jedn? aminokyselin? (ov?em kodon UGA v Euplotes crassus k?dy pro dv? aminokyseliny - cystein a selenocystein)
5. Degenerace (nadbyte?nost) N?kolik kodon? m??e odpov?dat stejn? aminokyselin?.
6. V?estrannost- genetick? k?d funguje stejn? v organismech r?zn? ?rovn? slo?itosti - od vir? po ?lov?ka (na tom jsou zalo?eny metody genetick?ho in?en?rstv?; existuje ?ada v?jimek, kter? jsou uvedeny v tabulce v ??sti "Varianty standardn?ho genetick?ho k?du" "??st n??e).
7. Imunita proti hluku- mutace nukleotidov?ch substituc?, kter? nevedou ke zm?n? t??dy k?dovan? aminokyseliny, se naz?vaj? konzervativn?; nukleotidov? substitu?n? mutace, kter? vedou ke zm?n? t??dy k?dovan? aminokyseliny, se naz?vaj? radik?ln?.

Biosynt?za b?lkovin a jej? kroky

Biosynt?za b?lkovin- komplexn? v?cestup?ov? proces synt?zy polypeptidov?ho ?et?zce z aminokyselinov?ch zbytk?, prob?haj?c? na ribozomech bun?k ?iv?ch organism? za ??asti molekul mRNA a tRNA.

Biosynt?zu b?lkovin lze rozd?lit do f?z? transkripce, zpracov?n? a translace. P?i transkripci se ?te genetick? informace zak?dovan? v molekul?ch DNA a tato informace se zapisuje do molekul mRNA. B?hem s?rie po sob? jdouc?ch f?z? zpracov?n? jsou z mRNA odstran?ny n?kter? fragmenty, kter? jsou v n?sleduj?c?ch f?z?ch nepot?ebn?, a nukleotidov? sekvence jsou upraveny. Pot?, co je k?d transportov?n z j?dra do ribozom?, doch?z? k vlastn? synt?ze proteinov?ch molekul p?ipojen?m jednotliv?ch aminokyselinov?ch zbytk? k rostouc?mu polypeptidov?mu ?et?zci.

Mezi transkripc? a translac? proch?z? molekula mRNA ?adou postupn?ch zm?n, kter? zaji??uj? zr?n? funk?n?ho templ?tu pro synt?zu polypeptidov?ho ?et?zce. Na 5' konec je p?ipojena ?epi?ka a na 3' konec je p?ipojen poly-A konec, co? zvy?uje ?ivotnost mRNA. S p??chodem zpracov?n? v eukaryotick? bu?ce bylo mo?n? kombinovat genov? exony pro z?sk?n? v?t?? rozmanitosti protein? k?dovan?ch jedinou sekvenc? nukleotid? DNA - alternativn? sest?ih.

Translace spo??v? v synt?ze polypeptidov?ho ?et?zce v souladu s informac? zak?dovanou v messenger RNA. Aminokyselinov? sekvence je uspo??d?na pomoc? doprava RNA (tRNA), kter? tvo?? komplexy s aminokyselinami – aminoacyl-tRNA. Ka?d? aminokyselina m? svou vlastn? tRNA, kter? m? odpov?daj?c? antikodon, kter? „odpov?d?“ kodonu mRNA. B?hem translace se ribozom pohybuje pod?l mRNA, jak se buduje polypeptidov? ?et?zec. Energii pro synt?zu b?lkovin poskytuje ATP.

Hotov? molekula proteinu je pak od?t?pena z ribozomu a transportov?na na spr?vn? m?sto v bu?ce. N?kter? proteiny vy?aduj? dal?? posttransla?n? modifikaci, aby dos?hly sv?ho aktivn?ho stavu.

V ka?d? bu?ce a organismu jsou v?echny znaky anatomick?, morfologick? a funk?n? povahy ur?eny strukturou protein?, kter? jsou v nich obsa?eny. D?di?nou vlastnost? organismu je schopnost syntetizovat ur?it? b?lkoviny. Aminokyseliny jsou um?st?ny v polypeptidov?m ?et?zci, na kter?m z?vis? biologick? vlastnosti.
Ka?d? bu?ka m? svou vlastn? sekvenci nukleotid? v polynukleotidov?m ?et?zci DNA. Toto je genetick? k?d DNA. Jeho prost?ednictv?m se zaznamen?vaj? informace o synt?ze ur?it?ch protein?. O tom, co je genetick? k?d, o jeho vlastnostech a genetick? informaci, je pops?no v tomto ?l?nku.

Trocha historie

My?lenku, ?e mo?n? existuje genetick? k?d, zformulovali J. Gamow a A. Down v polovin? dvac?t?ho stolet?. Popsali, ?e nukleotidov? sekvence odpov?dn? za synt?zu konkr?tn? aminokyseliny obsahuje alespo? t?i vazby. Pozd?ji dok?zali p?esn? po?et t?? nukleotid? (jedn? se o jednotku genetick?ho k?du), kter? se ??kalo triplet nebo kodon. Celkem existuje ?edes?t ?ty?i nukleotid?, proto?e molekula kyseliny, kde se vyskytuje RNA, se skl?d? ze zbytk? ?ty? r?zn?ch nukleotid?.

Co je genetick? k?d

Zp?sob k?dov?n? proteinov? sekvence aminokyselin d?ky sekvenci nukleotid? je charakteristick? pro v?echny ?iv? bu?ky a organismy. To je ten genetick? k?d.
V DNA jsou ?ty?i nukleotidy:

• adenin - A;
• guanin - G;
• cytosin - C;
• tymin - T.

Jsou ozna?eny velk?mi p?smeny v latin? nebo (v ruskojazy?n? literatu?e) v ru?tin?.
RNA m? tak? ?ty?i nukleotidy, ale jeden z nich se li?? od DNA:

• adenin - A;
• guanin - G;
• cytosin - C;
• uracil - U.

V?echny nukleotidy se ?ad? do ?et?zc? a v DNA se z?sk? dvojit? ?roubovice a v RNA je jednoduch?.
Proteiny jsou postaveny na dvaceti aminokyselin?ch, kde, um?st?n? v ur?it? sekvenci, ur?uj? jeho biologick? vlastnosti.

Vlastnosti genetick?ho k?du

Trojn?sobnost. Jednotka genetick?ho k?du se skl?d? ze t?? p?smen, je to triplet. To znamen?, ?e dvacet existuj?c?ch aminokyselin je k?dov?no t?emi specifick?mi nukleotidy naz?van?mi kodony nebo tripety. Existuje ?edes?t ?ty?i kombinac?, kter? lze vytvo?it ze ?ty? nukleotid?. Toto mno?stv? je v?ce ne? dostate?n? pro zak?dov?n? dvaceti aminokyselin.
Degenerace. Ka?d? aminokyselina odpov?d? v?ce ne? jednomu kodonu, s v?jimkou methioninu a tryptofanu.
Jednozna?nost. Jeden kodon k?duje jednu aminokyselinu. Nap??klad v genu zdrav?ho ?lov?ka s informac? o beta c?li hemoglobinu, tripletu GAG a GAA k?duje A u ka?d?ho, kdo m? srpkovitou an?mii, je zm?n?n jeden nukleotid.
Kolinearita. Aminokyselinov? sekvence v?dy odpov?d? nukleotidov? sekvenci, kterou gen obsahuje.
Genetick? k?d je spojit? a kompaktn?, co? znamen?, ?e nem? „interpunk?n? znam?nka“. To znamen?, ?e po??naje ur?it?m kodonem prob?h? nep?etr?it? ?ten?. Nap??klad AUGGUGTSUUAAAUGUG se bude ??st jako: AUG, GUG, CUU, AAU, GUG. Ale ne AUG, UGG a tak d?le, ani ??dn?m jin?m zp?sobem.
V?estrannost. Je to stejn? pro naprosto v?echny suchozemsk? organismy, od lid? po ryby, houby a bakterie.

St?l

V uveden? tabulce nejsou p??tomny v?echny dostupn? aminokyseliny. Hydroxyprolin, hydroxylysin, fosfoserin, jodderiv?ty tyrosinu, cystin a n?kter? dal?? chyb?, proto?e se jedn? o deriv?ty jin?ch aminokyselin k?dovan?ch mRNA a vznikl?ch po modifikaci proteinu v d?sledku translace.
Z vlastnost? genetick?ho k?du je zn?mo, ?e jeden kodon je schopen k?dovat jednu aminokyselinu. V?jimkou je genetick? k?d, kter? pln? dal?? funkce a k?dy pro valin a methionin. RNA, kter? je na za??tku s kodonem, p?ipojuje t-RNA, kter? nese formylmethion. Po dokon?en? synt?zy se od?t?p? a vezme s sebou formylov? zbytek, kter? se p?em?n? na methioninov? zbytek. V??e uveden? kodony jsou tedy inici?tory synt?zy ?et?zce polypeptid?. Pokud nejsou na za??tku, pak se neli?? od ostatn?ch.

genetick? informace

Tento koncept znamen? program vlastnost?, kter? je p?en??en od p?edk?. Je zakotvena v d?di?nosti jako genetick? k?d.
Implementov?no b?hem genetick?ho k?du synt?zy protein?:

• informace a RNA;
• ribozom?ln? rRNA.

Informace se p?en??ej? p??mou komunikac? (DNA-RNA-protein) a zp?tn? (prost?ed?-protein-DNA).
Organismy jej mohou p?ij?mat, uchov?vat, p?en??et a vyu??vat nejefektivn?ji.
Informace, kter? jsou zd?d?ny, ur?uj? v?voj organismu. Ale kv?li interakci s prost?ed?m je jeho reakce zkreslen?, d?ky ?emu? doch?z? k evoluci a v?voji. Do t?la se tak vkl?daj? nov? informace.

V?po?et z?konitost? molekul?rn? biologie a objev genetick?ho k?du ilustroval nutnost spojen? genetiky s Darwinovou teori?, na jej?m? z?klad? vznikla syntetick? evolu?n? teorie – neklasick? biologie.
D?di?nost, variabilita a Darwin?v p?irozen? v?b?r jsou dopln?ny geneticky podm?n?n?m v?b?rem. Evoluce je realizov?na na genetick? ?rovni prost?ednictv?m n?hodn?ch mutac? a d?d?n? nejcenn?j??ch vlastnost?, kter? jsou nejv?ce p?izp?sobeny prost?ed?.

Rozlu?t?n? lidsk?ho k?du

V devades?t?ch letech byl zah?jen projekt Human Genome Project, v jeho? d?sledku byly v roce 2000 objeveny fragmenty genomu obsahuj?c? 99,99 % lidsk?ch gen?. Fragmenty, kter? se nepod?lej? na synt?ze protein? a nejsou k?dov?ny, z?staly nezn?m?. Jejich role je st?le nezn?m?.

Chromozom 1, naposledy objeven? v roce 2006, je nejdel?? v genomu. V?ce ne? t?i sta pades?t nemoc? v?etn? rakoviny se objevuje v d?sledku poruch a mutac? v n?.

?lohu takov?ho v?zkumu lze jen st??? p?ece?ovat. Kdy? zjistili, co je to genetick? k?d, zjistilo se, jak? vzorce se vyv?jej?, jak se utv??? morfologick? struktura, psychika, predispozice k ur?it?m nemocem, metabolismus a ne?esti jedinc?.