Po spracovan? t?chto t?m by ste mali by? schopn?:

1. Op??te nasleduj?ce pojmy a vysvetlite vz?ah medzi nimi:
   • polym?r, monom?r;
   • sacharid, monosacharid, disacharid, polysacharid;
   • lipid, mastn? kyselina, glycerol;
   • aminokyselina, peptidov? v?zba, prote?n;
   • katalyz?tor, enz?m, akt?vne miesto;
   • nukleov? kyselina, nukleotid.
2. Uve?te 5-6 d?vodov, pre?o je voda takou d?le?itou s??as?ou ?iv?ch syst?mov.
3. Vymenujte ?tyri hlavn? triedy organick?ch zl??en?n nach?dzaj?cich sa v ?iv?ch organizmoch; op?sa? ?lohu ka?d?ho z nich.
4. Vysvetlite, pre?o enz?mom riaden? reakcie z?visia od teploty, pH a pr?tomnosti koenz?mov.
5. Op??te ?lohu ATP v energetickom hospod?rstve bunky.
6. Vymenujte v?chodiskov? materi?ly, hlavn? kroky a kone?n? produkty svetlom indukovan?ch reakci? a reakci? fix?cie uhl?ka.
7. Stru?ne pop??te v?eobecn? sch?mu bunkov?ho d?chania, z ktorej by bolo zrejm?, ak? miesto zauj?maj? reakcie glykol?zy, cyklus G. Krebsa (cyklus kyseliny citr?novej) a re?azec transportu elektr?nov.
8. Porovnajte d?chanie a ferment?ciu.
9. Op??te ?trukt?ru molekuly DNA a vysvetlite, pre?o sa po?et aden?nov?ch zvy?kov rovn? po?tu tym?nov?ch zvy?kov a po?et guan?nov?ch zvy?kov sa rovn? po?tu cytoz?nov?ch zvy?kov.
10. Vytvorte stru?n? sch?mu synt?zy RNA na DNA (transkripciu) v prokaryotoch.
11. Pop??te vlastnosti genetick?ho k?du a vysvetlite, pre?o by mal by? triplet.
12. Na z?klade tohto re?azca DNA a tabu?ky kod?nov ur?ite komplement?rnu sekvenciu messengerovej RNA, ozna?te kod?ny transferovej RNA a aminokyselinov? sekvenciu, ktor? sa vytvor? ako v?sledok transl?cie.
13. Uve?te ?t?di? synt?zy bielkov?n na ?rovni riboz?mov.

Algoritmus na rie?enie probl?mov.

Typ 1. Samokop?rovanie DNA.

Jeden z re?azcov DNA m? nasleduj?cu nukleotidov? sekvenciu:
AGTACCGATACCGATTTCG...
Ak? sekvenciu nukleotidov m? druh? re?azec tej istej molekuly?

Na nap?sanie nukleotidovej sekvencie druh?ho vl?kna molekuly DNA, ke? je zn?ma sekvencia prv?ho vl?kna, sta?? nahradi? tym?n aden?nom, aden?n tym?nom, guan?n cytoz?nom a cytoz?n guan?nom. Pri tejto substit?cii dostaneme postupnos?:
TACTGGCTAGAGCTAAATG...

Typ 2. K?dovanie prote?nov.

Aminokyselinov? re?azec ribonukle?zov?ho prote?nu m? nasleduj?ci za?iatok: lyz?n-glutam?n-treon?n-alan?n-alan?n-alan?n-lyz?n ...
Ak? sekvencia nukleotidov za??na g?n zodpovedaj?ci tomuto prote?nu?

Na tento ??el pou?ite tabu?ku genetick?ho k?du. Pre ka?d? aminokyselinu n?jdeme jej k?dov? ozna?enie v tvare zodpovedaj?ceho tria nukleotidov a vyp??eme ho. Usporiadan?m t?chto tripletov jeden po druhom v rovnakom porad?, ako id? zodpovedaj?ce aminokyseliny, z?skame vzorec pre ?trukt?ru sekcie messenger RNA. Spravidla je tak?chto troj?c nieko?ko, v?ber sa rob? pod?a v??ho rozhodnutia (berie sa v?ak iba jedna z troj?c). Rie?en? m??e by? viacero, resp.
AAACAAAATSUGTSGGTSUGTSGAAG

Akou sekvenciou aminokysel?n za??na prote?n, ak je k?dovan? takouto sekvenciou nukleotidov:
ACGCCATGGCCGGT...

Pod?a princ?pu komplementarity n?jdeme ?trukt?ru informa?nej sekcie RNA vytvoren? na danom segmente molekuly DNA:
UGCGGGUACCCGCCCA...

Potom sa obr?time na tabu?ku genetick?ho k?du a pre ka?d? trio nukleotidov, po?n?c prv?m, n?jdeme a zap??eme aminokyselinu, ktor? mu zodpoved?:
Cyste?n-glyc?n-tyroz?n-argin?n-prol?n-...

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "V?eobecn? biol?gia". Moskva, "Osvietenie", 2000

• T?ma 4. "Chemick? zlo?enie bunky." §2-§7 str. 7-21
• T?ma 5. "Fotosynt?za." §16-17 s. 44-48
• T?ma 6. "Bune?n? d?chanie." §12-13 s. 34-38
• T?ma 7. "Genetick? inform?cia." §14-15 s. 39-44

GENETICK? K?D, syst?m na zaznamen?vanie dedi?nej inform?cie vo forme sekvencie nukleotidov?ch b?z v molekul?ch DNA (u niektor?ch v?rusov - RNA), ktor? ur?uje prim?rnu ?trukt?ru (usporiadanie aminokyselinov?ch zvy?kov) v molekul?ch bielkov?n (polypeptidy). Probl?m genetick?ho k?du bol formulovan? po preuk?zan? genetickej ?lohy DNA (americk? mikrobiol?govia O. Avery, K. McLeod, M. McCarthy, 1944) a rozl??ten? jej ?trukt?ry (J. Watson, F. Crick, 1953), po zisten? ?e g?ny ur?uj? ?trukt?ru a funkcie enz?mov (princ?p „jeden g?n – jeden enz?m“ od J. Beadle a E. Tatema, 1941) a ?e existuje z?vislos? priestorovej ?trukt?ry a aktivity prote?nu na jeho prim?rnej ?trukt?re. (F. Senger, 1955). Ot?zku, ako kombin?cie 4 b?z nukleov?ch kysel?n ur?uj? striedanie 20 be?n?ch aminokyselinov?ch zvy?kov v polypeptidoch, prv?kr?t nastolil G. Gamow v roku 1954.

Na z?klade experimentu, v ktorom sa sk?mali interakcie inzerci? a del?ci? p?ru nukleotidov, v jednom z g?nov bakteriof?ga T4 F. Crick a ?al?? vedci v roku 1961 ur?ili v?eobecn? vlastnosti genetick?ho k?du: triplet, t.j. ka?d? aminokyselinov? zvy?ok v polypeptidovom re?azci zodpoved? s?boru troch b?z (triplet alebo kod?n) v DNA g?nu; ??tanie kod?nov v g?ne ide z pevn?ho bodu, jedn?m smerom a "bez ?iarok", to znamen?, ?e kod?ny nie s? navz?jom oddelen? ?iadnymi znakmi; degener?cia alebo redundancia - ten ist? aminokyselinov? zvy?ok m??e k?dova? nieko?ko kod?nov (synonymn? kod?ny). Autori navrhli, aby sa kod?ny neprekr?vali (ka?d? b?za patr? iba jedn?mu kod?nu). Priame ?t?dium k?dovacej schopnosti tripletov pokra?ovalo pomocou syst?mu bezbunkovej synt?zy prote?nov pod kontrolou syntetickej medi?torovej RNA (mRNA). Do roku 1965 bol genetick? k?d ?plne rozl??ten? v pr?cach S. Ochoa, M. Nirenberga a H. G. Korana. Rozl??tenie z?hady genetick?ho k?du bolo jedn?m z vynikaj?cich ?spechov biol?gie v 20. storo??.

Implement?cia genetick?ho k?du v bunke prebieha v priebehu dvoch matricov?ch procesov - transkripcie a transl?cie. Medi?torom medzi g?nom a prote?nom je mRNA, ktor? vznik? pri transkripcii na jednom z re?azcov DNA. V tomto pr?pade je sekvencia b?z DNA, ktor? nesie inform?ciu o prim?rnej ?trukt?re prote?nu, „prep?san?“ do podoby sekvencie b?z mRNA. Potom, po?as transl?cie na riboz?moch, sa nukleotidov? sekvencia mRNA pre??ta transferovou RNA (tRNA). Tieto maj? akceptorov? koniec, ku ktor?mu je pripojen? aminokyselinov? zvy?ok, a adaptorov? koniec alebo tripletov? antikod?n, ktor? rozpozn?va zodpovedaj?ci mRNA kod?n. K interakcii kod?nu a antikod?nu doch?dza na z?klade komplement?rneho p?rovania b?z: aden?n (A) - uracil (U), guan?n (G) - cytoz?n (C); v tomto pr?pade je sekvencia b?z mRNA translatovan? do aminokyselinovej sekvencie syntetizovan?ho prote?nu. R?zne organizmy pou??vaj? r?zne synonymn? kod?ny pre rovnak? aminokyselinu v r?znych frekvenci?ch. ??tanie mRNA k?duj?cej polypeptidov? re?azec za??na (iniciuje) od kod?nu AUG zodpovedaj?ceho aminokyseline metion?nu. Menej ?asto u prokaryotov s? inicia?n?mi kod?nmi GUG (val?n), UUG (leuc?n), AUU (izoleuc?n), u eukaryotov - UUG (leuc?n), AUA (izoleuc?n), ACG (treon?n), CUG (leuc?n). Toto nastav? takzvan? r?mec alebo f?zu ??tania po?as transl?cie, to znamen?, ?e sa cel? nukleotidov? sekvencia mRNA ??ta trikr?t po triplete tRNA, k?m sa na tRNA nen?jde niektor? z troch termina?n?ch kod?nov, ?asto naz?van?ch stop kod?ny. mRNA: UAA, UAG, UGA (tabu?ka). ??tanie t?chto tripletov vedie k dokon?eniu synt?zy polypeptidov?ho re?azca.

AUG a stop kod?ny s? umiestnen? na za?iatku a na konci oblast? mRNA k?duj?cich polypeptidy.

Genetick? k?d je kv?zi univerz?lny. To znamen?, ?e existuj? mal? odch?lky vo v?zname niektor?ch kod?nov v r?znych objektoch, a to sa t?ka predov?etk?m termina?n?ch kod?nov, ktor? m??u by? v?znamn?; napr?klad v mitochondri?ch niektor?ch eukaryotov a v mykoplazm?ch k?duje UGA tryptof?n. Okrem toho v niektor?ch mRNA bakt?ri? a eukaryotov k?duje UGA nezvy?ajn? aminokyselinu selenocyste?n a UAG v jednej z archebakt?ri? k?duje pyrolyz?n.

Existuje n?zor, pod?a ktor?ho genetick? k?d vznikol n?hodou (hypot?za „zamrznut?ho pr?padu“). Je pravdepodobnej?ie, ?e sa vyvinul. Tento predpoklad podporuje existencia jednoduch?ej a zjavne star?ej verzie k?du, ktor? sa ??ta v mitochondri?ch pod?a pravidla „dva z troch“, ke? iba dve z troch b?z v triplete ur?uj? aminoskupinu. kyselina.

Lit .: Crick F. N. a. o. V?eobecn? povaha genetick?ho k?du pre prote?ny // Pr?roda. 1961 zv. 192; Genetick? k?d. N.Y., 1966; Ichas M. Biologick? k?d. M., 1971; Inge-Vechtomov S. G. Ako sa ??ta genetick? k?d: pravidl? a v?nimky // Modern? pr?rodn? veda. M., 2000. T. 8; Ratner V. A. Genetick? k?d ako syst?m // Soros Educational Journal. 2000. V. 6. ?. 3.

S. G. Inge-Vechtomov.

Genetick? k?d je sp?sob k?dovania sekvencie aminokysel?n v molekule prote?nu pomocou sekvencie nukleotidov v molekule nukleovej kyseliny. Vlastnosti genetick?ho k?du vypl?vaj? zo znakov tohto k?dovania.

Ka?d? aminokyselina prote?nu je spojen? s tromi po sebe nasleduj?cimi nukleotidmi nukleov?ch kysel?n - troj?at?, alebo kod?n. Ka?d? z nukleotidov m??e obsahova? jednu zo ?tyroch dus?kat?ch b?z. V RNA s? to aden?n (A), uracil (U), guan?n (G), cytoz?n (C). R?znym kombinovan?m dus?kat?ch b?z (v tomto pr?pade nukleotidov, ktor? ich obsahuj?) m??ete z?ska? mnoho r?znych tripletov: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC at?. Celkov? po?et mo?n?ch kombin?ci? je 64, t.j. 43.

Bielkoviny ?iv?ch organizmov obsahuj? asi 20 aminokysel?n. Ak by si pr?roda „pomyslela“ zak?dova? ka?d? aminokyselinu nie tromi, ale dvoma nukleotidmi, potom by r?znorodos? tak?chto p?rov nesta?ila, ke??e by ich bolo len 16, t.j. 42.

Touto cestou, hlavnou vlastnos?ou genetick?ho k?du je jeho triplet. Ka?d? aminokyselina je k?dovan? trojicou nukleotidov.

Ke??e existuje podstatne viac mo?n?ch r?znych tripletov ako aminokysel?n pou??van?ch v biologick?ch molekul?ch, tak?to vlastnos? napr nadbytok genetick? k?d. Mnoho aminokysel?n za?alo by? k?dovan?ch nie jedn?m kod?nom, ale nieko?k?mi. Napr?klad aminokyselina glyc?n je k?dovan? ?tyrmi r?znymi kod?nmi: GGU, GGC, GGA, GGG. Redundancia je tie? tzv degener?cia.

Kore?pondencia medzi aminokyselinami a kod?nmi sa odr??a vo forme tabuliek. Napr?klad tieto:

Vo vz?ahu k nukleotidom m? genetick? k?d nasleduj?cu vlastnos?: jedine?nos?(alebo ?pecifickos?): ka?d? kod?n zodpoved? len jednej aminokyseline. Napr?klad kod?n GGU m??e k?dova? iba glyc?n a ?iadnu in? aminokyselinu.

Op??. Redundancia je o tom, ?e nieko?ko tripletov m??e k?dova? rovnak? aminokyselinu. ?pecifickos? – Ka?d? ?pecifick? kod?n m??e k?dova? iba jednu aminokyselinu.

V genetickom k?de nie s? ?iadne ?peci?lne interpunk?n? znamienka (okrem stop kod?nov, ktor? ozna?uj? koniec synt?zy polypeptidu). Funkciu interpunk?n?ch znamienok plnia samotn? troji?ky – koniec jednej znamen?, ?e ?al?ia za?ne ?al?ia. To znamen? nasleduj?ce dve vlastnosti genetick?ho k?du: kontinuita a neprekr?vaj?ce sa. Kontinuita sa ch?pe ako ??tanie troj?c bezprostredne po sebe. Neprekr?vanie znamen?, ?e ka?d? nukleotid m??e by? s??as?ou iba jedn?ho tripletu. Tak?e prv? nukleotid nasleduj?ceho tripletu v?dy nasleduje po tre?om nukleotide predch?dzaj?ceho tripletu. Kod?n nem??e za??na? na druhom alebo tre?om nukleotide predch?dzaj?ceho kod?nu. In?mi slovami, k?d sa neprekr?va.

Genetick? k?d m? vlastnos? univerz?lnos?. Je to rovnak? pre v?etky organizmy na Zemi, ?o nazna?uje jednotu p?vodu ?ivota. V tomto existuj? ve?mi zriedkav? v?nimky. Napr?klad niektor? triplety mitochondri? a chloroplastov k?duj? aminokyseliny in?, ne? s? ich obvykl?. To m??e nazna?ova?, ?e na ?svite v?voja ?ivota existovali mierne odli?n? vari?cie genetick?ho k?du.

Napokon, genetick? k?d m? odolnos? proti hluku, ktor? je d?sledkom jej vlastn?ctva ako nadbyto?nosti. Bodov? mut?cie, ktor? sa niekedy vyskytuj? v DNA, zvy?ajne ved? k nahradeniu jednej dus?katej b?zy inou. T?m sa zmen? triplet. Napr?klad to bolo AAA, po mut?cii sa z neho stalo AAG. Tak?to zmeny v?ak nie v?dy ved? k zmene aminokyseliny v syntetizovanom polypeptide, preto?e obidva triplety m??u vzh?adom na vlastnos? redundancie genetick?ho k?du zodpoveda? jednej aminokyseline. Vzh?adom na to, ?e mut?cie s? ?astej?ie ?kodliv?, je u?ito?n? vlastnos? odolnosti vo?i hluku.

Genetick? alebo biologick? k?d je jednou z univerz?lnych vlastnost? ?ivej pr?rody, ktor? dokazuje jednotu jej p?vodu. Genetick? k?d- ide o met?du k?dovania aminokyselinovej sekvencie polypeptidu pomocou nukleotidovej sekvencie nukleovej kyseliny (informat?vna RNA alebo komplement?rna ?as? DNA, na ktorej sa syntetizuje mRNA).

Existuj? aj in? defin?cie.

Genetick? k?d- toto je zhoda s ka?dou aminokyselinou (ktor? je s??as?ou ?iv?ch bielkov?n) ur?itej sekvencie troch nukleotidov. Genetick? k?d je vz?ah medzi b?zami nukleov?ch kysel?n a prote?nov?mi aminokyselinami.

Vo vedeckej literat?re sa genetick? k?d nech?pe ako sekvencia nukleotidov v DNA ak?hoko?vek organizmu, ktor? ur?uje jeho individualitu.

Je nespr?vne predpoklada?, ?e jeden organizmus alebo druh m? jeden k?d a in? in?. Genetick? k?d je sp?sob, ak?m s? aminokyseliny k?dovan? nukleotidmi (t. j. princ?p, mechanizmus); je univerz?lny pre v?etko ?iv?, rovnak? pre v?etky organizmy.

Preto je nespr?vne poveda? napr?klad „Genetick? k?d ?loveka“ alebo „Genetick? k?d organizmu“, ktor? sa ?asto pou??va v takmer vedeckej literat?re a filmoch.

V t?chto pr?padoch m?me v???inou na mysli gen?m ?loveka, organizmu at?.

Rozmanitos? ?iv?ch organizmov a charakteristika ich ?ivotnej ?innosti je prim?rne sp?soben? rozmanitos?ou bielkov?n.

?pecifick? ?trukt?ra prote?nu je ur?en? porad?m a mno?stvom r?znych aminokysel?n, ktor? tvoria jeho zlo?enie. Aminokyselinov? sekvencia peptidu je zak?dovan? v DNA pomocou biologick?ho k?du. Z h?adiska diverzity s?boru monom?rov je DNA primit?vnej?ia molekula ako peptid. DNA je r?zna altern?cia iba ?tyroch nukleotidov. To u? dlho br?nilo v?skumn?kom pova?ova? DNA za materi?l dedi?nosti.

Ako s? aminokyseliny k?dovan? nukleotidmi

1) Nukleov? kyseliny (DNA a RNA) s? polym?ry tvoren? nukleotidmi.

Ka?d? nukleotid m??e obsahova? jednu zo ?tyroch dus?kat?ch b?z: aden?n (A, en: A), guan?n (G, G), cytoz?n (C, en: C), tym?n (T, en: T). V pr?pade RNA je tym?n nahraden? uracilom (Y, U).

Pri zva?ovan? genetick?ho k?du sa ber? do ?vahy iba dus?kat? b?zy.

Potom m??e by? re?azec DNA reprezentovan? ako ich line?rna sekvencia. Napr?klad:

Oblas? mRNA komplement?rna k tomuto k?du bude nasledovn?:

2) Prote?ny (polypeptidy) s? polym?ry pozost?vaj?ce z aminokysel?n.

V ?iv?ch organizmoch sa na stavbu polypeptidov pou??va 20 aminokysel?n (nieko?ko ?al??ch je ve?mi vz?cnych). Na ich ozna?enie mo?no pou?i? aj jedno p?smeno (hoci ?astej?ie sa pou??vaj? tri - skratka pre n?zov aminokyseliny).

Aminokyseliny v polypeptide s? tie? line?rne spojen? peptidovou v?zbou. Predpokladajme napr?klad, ?e existuje oblas? prote?nu s nasleduj?cou sekvenciou aminokysel?n (ka?d? aminokyselina je ozna?en? jedn?m p?smenom):

3) Ak je ?lohou zak?dova? ka?d? aminokyselinu pomocou nukleotidov, potom sa scvrk?va na to, ako zak?dova? 20 p?smen pomocou 4 p?smen.

D? sa to dosiahnu? prira?ovan?m p?smen 20-p?smenovej abecedy k slov?m zlo?en?m z nieko?k?ch p?smen 4-p?smenovej abecedy.

Ak je jedna aminokyselina k?dovan? jedn?m nukleotidom, potom m??u by? k?dovan? iba ?tyri aminokyseliny.

Ak sa ka?d? aminokyselina zhoduje s dvoma po sebe id?cimi nukleotidmi v re?azci RNA, potom m??e by? k?dovan?ch ?estn?s? aminokysel?n.

V skuto?nosti, ak existuj? ?tyri p?smen? (A, U, G, C), po?et ich r?znych p?rov?ch kombin?ci? bude 16: (AU, UA), (AG, GA), (AC, CA), (UG, GU), (UC, CU), (GC, CG), (AA, UU, GG, CC).

[Z?tvorky sa pou??vaj? na u?ah?enie vn?mania.] To znamen?, ?e iba 16 r?znych aminokysel?n m??e by? k?dovan?ch tak?mto k?dom (dvojp?smenov? slovo): ka?d? bude ma? svoje vlastn? slovo (dva po sebe id?ce nukleotidy).

Z matematiky vyzer? vzorec na ur?enie po?tu kombin?ci? takto: ab = n.

Tu n je po?et r?znych kombin?ci?, a je po?et p?smen abecedy (alebo z?klad ??selnej s?stavy), b je po?et p?smen v slove (alebo ??slic v ??sle). Ak do tohto vzorca dosad?me 4-p?smenov? abecedu a slov? pozost?vaj?ce z dvoch p?smen, dostaneme 42 = 16.

Ak sa ako k?dov? slovo pre ka?d? aminokyselinu pou?ij? tri po sebe id?ce nukleotidy, potom je mo?n? zak?dova? 43 = 64 r?znych aminokysel?n, preto?e 64 r?znych kombin?ci? m??e by? vytvoren?ch zo ?tyroch p?smen zaraden?ch do troch (napr?klad AUG, GAA, CAU, GGU at?.).

d.). To je u? viac ne? dos? na k?dovanie 20 aminokysel?n.

presne tak v genetickom k?de sa pou??va trojp?smenov? k?d. Naz?vaj? sa tri po sebe id?ce nukleotidy, ktor? k?duj? rovnak? aminokyselinu troj?at?(alebo kod?n).

Ka?d? aminokyselina je spojen? so ?pecifick?m tripletom nukleotidov.

Okrem toho, ke??e kombin?cie tripletov prekr?vaj? po?et aminokysel?n, mnoh? aminokyseliny s? k?dovan? viacer?mi tripletmi.

Tri triplety nek?duj? ?iadnu z aminokysel?n (UAA, UAG, UGA).

Ozna?uj? koniec vysielania a s? volan? stop kod?ny(alebo nezmyseln? kod?ny).

Triplet AUG k?duje nielen aminokyselinu metion?n, ale iniciuje aj transl?ciu (hr? ?lohu ?tartovacieho kod?nu).

Ni??ie s? uveden? tabu?ky zhody aminokysel?n s nukleotidov?mi tripletmi.

Pod?a prvej tabu?ky je vhodn? ur?i? zodpovedaj?cu aminokyselinu z dan?ho tripletu. Pre druh? - pre dan? aminokyselinu, jej zodpovedaj?ce triplety.

Zv??te pr?klad implement?cie genetick?ho k?du. Nech existuje mRNA s nasleduj?cim obsahom:

Rozde?me postupnos? nukleotidov na trojice:

Porovnajme ka?d? triplet s aminokyselinou polypeptidu, ktor? je n?m k?dovan?:

Metion?n - Kyselina aspar?gov? - Ser?n - Treon?n - Tryptof?n - Leuc?n - Leuc?n - Lyz?n - Asparag?n - Glutam?n

Posledn? triplet je stop kod?n.

Vlastnosti genetick?ho k?du

Vlastnosti genetick?ho k?du s? do zna?nej miery d?sledkom sp?sobu k?dovania aminokysel?n.

Prvou a zrejmou vlastnos?ou je trojn?sobnos?.

Rozumie sa t?m skuto?nos?, ?e k?dovou jednotkou je sekvencia troch nukleotidov.

D?le?itou vlastnos?ou genetick?ho k?du je jeho neprekr?vaj?ce sa. Nukleotid zahrnut? v jednom triplete nem??e by? zahrnut? v inom.

To znamen?, ?e sekvenciu AGUGAA mo?no ??ta? len ako AGU-GAA, ale nie napr?klad takto: AGU-GUG-GAA. To znamen?, ?e ak je p?r GU zahrnut? do jedn?ho tripletu, nem??e by? u? integr?lnou s??as?ou in?ho.

Pod jedine?nos? Genetick? k?d ch?pe, ?e ka?d? triplet zodpoved? iba jednej aminokyseline.

Napr?klad triplet AGU k?duje aminokyselinu ser?n a ?iadnu in? aminokyselinu.

Genetick? k?d

Tento triplet jednozna?ne zodpoved? iba jednej aminokyseline.

Na druhej strane, jednej aminokyseline m??e zodpoveda? nieko?ko tripletov. Napr?klad rovnak? ser?n okrem AGU zodpoved? kod?nu AGC. T?to vlastnos? je tzv degener?cia genetick? k?d.

Degener?cia v?m umo??uje ponecha? ve?a mut?ci? ne?kodn?ch, preto?e nahradenie jedn?ho nukleotidu v DNA ?asto nemen? hodnotu tripletu. Ak sa pozriete pozorne na tabu?ku zhody aminokysel?n s tripletmi, m??ete vidie?, ?e ak je aminokyselina k?dovan? nieko?k?mi tripletmi, potom sa ?asto l??ia v poslednom nukleotide, to znamen?, ?e to m??e by? ?oko?vek.

Zaznamen?vaj? sa aj niektor? ?al?ie vlastnosti genetick?ho k?du (kontinuita, odolnos? vo?i ?umu, univerz?lnos? at?.).

Stabilita ako prisp?sobenie rastl?n podmienkam existencie. Hlavn? reakcie rastl?n na p?sobenie nepriazniv?ch faktorov.

Odolnos? rastl?n je schopnos? odol?va? ??inkom extr?mnych environment?lnych faktorov (sucho p?dy a vzduchu).

Jednozna?nos? k?du ge-not-ti-che-th sa prejavuje v tom, ?e

T?to vlastnos? bola vyvinut? v procese evol?cie a je geneticky fixovan?. V oblastiach s nepriazniv?mi podmienkami sa vytvorili stabiln? dekorat?vne formy a miestne odrody kult?rnych rastl?n - odoln? vo?i suchu. Konkr?tna ?rove? rezistencie, ktor? je vlastn? rastlin?m, sa odhal? iba pri p?soben? extr?mnych environment?lnych faktorov.

V d?sledku n?stupu tak?hoto faktora za??na f?za podr??denia - prudk? odch?lka od normy mno?stva fyziologick?ch parametrov a ich r?chly n?vrat do norm?lu. Vtedy doch?dza k zmene intenzity metabolizmu a po?kodeniu vn?trobunkov?ch ?trukt?r. Z?rove? sa potl??aj? v?etky syntetick?, aktivuj? sa v?etky hydrolytick? a zni?uje sa celkov? energetick? z?soba organizmu. Ak ??inok faktora nepresiahne prahov? hodnotu, za??na sa adapta?n? f?za.

Adaptovan? rastlina menej reaguje na opakovan? alebo zvy?uj?ce sa vystavenie extr?mnym faktorom. Na organiza?nej ?rovni sa k mechanizmom adapt?cie prid?va interakcia m / y org?nov. Oslabenie toku vody, miner?lnych a organick?ch zl??en?n cez rastlinu zintenz?vni konkurenciu medzi org?nmi a ich rast sa zastav?.

Stanoven? bioodolnos? v rastlin?ch. max je hodnota extr?mneho faktora, pri ktorom rastliny e?te tvoria ?ivotaschopn? semen?. Agronomick? udr?ate?nos? je ur?en? stup?om zn??enia v?nosov. Rastliny sa vyzna?uj? odolnos?ou vo?i ?pecifick?mu typu extr?mneho faktora – prezimovaniu, plynovzdornosti, soli, suchu.

Typ ?krkavky, na rozdiel od ploch?ch ?ervov, m? prim?rnu telesn? dutinu - schizok?lu, ktor? vznik? de?trukciou parench?mu, ktor? vyp??a medzery medzi stenou tela a vn?torn?mi org?nmi - jej funkciou je transport.

Udr?uje homeost?zu. Tvar tela je okr?hly v priemere. Ko?a je kutikularizovan?. Svalstvo predstavuje vrstva pozd??nych svalov. ?revo je od konca po koniec a pozost?va z 3 ?ast?: prednej, strednej a zadnej. ?stny otvor sa nach?dza na ventr?lnom povrchu predn?ho konca tela. Hltan m? charakteristick? trojuholn?kov? l?men. Vylu?ovac? syst?m je reprezentovan? protonefr?diami alebo ?peci?lnou ko?ou - hypoderm?lnymi ??azami. V???ina druhov je dvojdom?, s iba pohlavn?m rozmno?ovan?m.

V?voj je priamy, zriedkavo s metamorf?zou. Maj? kon?tantn? bunkov? zlo?enie tela a ch?ba im schopnos? regener?cie. Predn? ?revo pozost?va z ?stnej dutiny, hltana a pa?er?ka.

Nemaj? stredn? ani zadn? ?as?. Vylu?ovac? syst?m pozost?va z 1-2 obrovsk?ch buniek podko?ia. Pozd??ne vylu?ovacie kan?ly le?ia v bo?n?ch hrebe?och hypodermis.

Vlastnosti genetick?ho k?du. D?kazy trojit?ho k?du. De?ifrovanie kod?nov. Termina?n? kod?ny. Koncept genetickej supresie.

My?lienku, ?e inform?cia je zak?dovan? v g?ne v prim?rnej ?trukt?re prote?nu, ?pecifikoval F.

Crick vo svojej sekven?nej hypot?ze, pod?a ktorej sekvencia g?nov?ch prvkov ur?uje poradie aminokyselinov?ch zvy?kov v polypeptidovom re?azci. Platnos? sekven?nej hypot?zy dokazuje kolinearita ?trukt?r g?nu a n?m k?dovan?ho polypeptidu. Najv?znamnej??m ?spechom roku 1953 bola my?lienka, ?e. ?e k?d je s najv???ou pravdepodobnos?ou trojit?.

; P?ry b?z DNA: A-T, T-A, G-C, C-G - m??u k?dova? iba 4 aminokyseliny, ak ka?d? p?r zodpoved? jednej aminokyseline. Ako viete, v bielkovin?ch je 20 z?kladn?ch aminokysel?n. Ak predpoklad?me, ?e ka?d? aminokyselina zodpoved? 2 p?rom b?z, potom je mo?n? zak?dova? 16 aminokysel?n (4 * 4) - to op?? nesta??.

Ak je k?d triplet, potom mo?no zo 4 p?rov b?z vytvori? 64 kod?nov (4 * 4 * 4), ?o je viac ne? dos? na k?dovanie 20 aminokysel?n. Creek a jeho spolupracovn?ci predpokladali, ?e k?d je trojit?, ?e medzi kod?nmi nie s? ?iadne „?iarky“, t. j. odde?uj?ce znaky; ??tanie k?du v g?ne prebieha z pevn?ho bodu v jednom smere. V lete 1961 Kirenberg a Mattei informovali o de?ifrovan? prv?ho kod?nu a navrhli met?du na ur?enie zlo?enia kod?nov v bezbunkovom syst?me synt?zy prote?nov.

Tak?e kod?n pre fenylalan?n bol de?ifrovan? ako UUU v mRNA. ?alej, v d?sledku aplik?cie met?d vyvinut?ch Kor?nom, Nirenbergom a Lederom v roku 1965.

bol zostaven? k?dov? slovn?k v jeho modernej podobe. Tak?e z?skanie mut?ci? vo f?goch T4 sp?soben?ch del?ciou alebo ad?ciou b?z bolo d?kazom tripletov?ho k?du (vlastnos? 1). Tieto v?padky a pridania, ktor? viedli k posunom sn?mok pri „??tan?“ k?du, boli eliminovan? iba obnoven?m spr?vnosti k?du, ??m sa zabr?nilo v?skytu mutantov. Tieto experimenty tie? uk?zali, ?e triplety sa neprekr?vaj?, t.j. ka?d? b?za m??e patri? len jedn?mu tripletu (vlastnos? 2).

V???ina aminokysel?n m? viac ako jeden kod?n. K?d, v ktorom je po?et aminokysel?n men?? ako po?et kod?nov, sa naz?va degenerovan? (vlastnos? 3), t.j.

dan? aminokyselina m??e by? k?dovan? viac ako jedn?m tripletom. Okrem toho tri kod?ny nek?duj? v?bec ?iadnu aminokyselinu („nezmyseln? kod?ny“) a funguj? ako „stop sign?l“. Stop kod?n je koncov?m bodom funk?nej jednotky DNA, cistr?nu. Termina?n? kod?ny s? rovnak? u v?etk?ch druhov a s? reprezentovan? ako UAA, UAG, UGA. Pozoruhodnou vlastnos?ou k?du je, ?e je univerz?lny (vlastnos? 4).

Vo v?etk?ch ?iv?ch organizmoch rovnak? triplety k?duj? rovnak? aminokyseliny.

Existencia troch typov mutantn?ch kod?nov - termin?torov a ich potla?enie boli preuk?zan? v E. coli a kvasink?ch. Objav g?nov – supresorov, „pochopenie“ nezmyslov – alel r?znych g?nov, nazna?uje, ?e transl?cia genetick?ho k?du sa m??e zmeni?.

Mut?cie ovplyv?uj?ce antikod?n tRNA menia svoju kod?nov? ?pecifickos? a vytv?raj? pr?le?itos? na potla?enie mut?ci? na transla?nej ?rovni. K potla?eniu na ?rovni transl?cie m??e d?js? v d?sledku mut?ci? v g?noch k?duj?cich niektor? riboz?mov? prote?ny. V d?sledku t?chto mut?ci? sa riboz?m „pom?li“ napr?klad pri ??tan? nezmyseln?ch kod?nov a „rozumie“ im na ?kor niektor?ch nemutovan?ch tRNA. Spolu s genotypovou supresiou p?sobiacou na ?rovni transl?cie je mo?n? aj fenotypov? supresia nezmyseln?ch alel: s poklesom teploty, s p?soben?m aminoglykozidov?ch antibiot?k, ktor? sa via?u na riboz?my, ako je streptomyc?n, na bunky.

22. Rozmno?ovanie vy???ch rastl?n: vegetat?vne a nepohlavn?. Tvorba sp?r, ?trukt?ra sp?r, rovnak? a heterosp?rne.Rozmno?ovanie ako vlastnos? ?ivej hmoty, teda schopnos? jedinca da? vznikn?? svojmu druhu, existovala v ran?ch ?t?di?ch evol?cie.

Formy reprodukcie mo?no rozdeli? do 2 typov: asexu?lne a sexu?lne. V skuto?nosti sa asexu?lna reprodukcia uskuto??uje bez ??asti z?rodo?n?ch buniek pomocou ?pecializovan?ch buniek - sp?r. Vznikaj? v org?noch nepohlavn?ho rozmno?ovania – sporangi?ch v d?sledku mitotick?ho delenia.

V?trus po?as svojho kl??enia rozmno?uje nov?ho jedinca, podobn?ho rodi?ovi, s v?nimkou v?trusov semenn?ch rastl?n, u ktor?ch v?trus stratil reproduk?n? a usadzovaciu funkciu. V?trusy m??u vznikn?? aj reduk?n?m delen?m, pri?om sa jednobunkov? v?trusy vysyp?.

Rozmno?ovanie rastl?n pomocou vegetat?vneho (?as? v?honku, listu, kore?a) alebo rozdelenie jednobunkov?ch rias na polovicu sa naz?va vegetat?vne (cibu?ka, odrezky).

Sexu?lnu reprodukciu vykon?vaj? ?peci?lne pohlavn? bunky - gam?ty.

V d?sledku mei?zy sa tvoria gam?ty, existuj? ?eny a mu?i. V d?sledku ich splynutia vznik? zygota, z ktorej sa n?sledne vyvinie nov? organizmus.

Rastliny sa l??ia typmi gam?t. V niektor?ch jednobunkov?ch organizmoch funguje v ur?itom ?ase ako gam?ta. R?zne pohlavn? organizmy (gam?ty) sa sp?jaj? – tento sexu?lny proces sa naz?va hologamie. Ak s? mu?sk? a ?ensk? gam?ty morfologicky podobn?, mobiln? - ide o izogam?ty.

A sexu?lny proces izogamn?. Ak s? ?ensk? gam?ty o nie?o v???ie a menej mobiln? ako mu?sk? gam?ty, potom ide o heterogam?ty a proces je heterogamia. Oogamia – ?ensk? pohlavn? bunky s? ve?mi ve?k? a nepohybliv?, mu?sk? pohlavn? bunky s? mal? a mobiln?.

12345678910?alej =>

Genetick? k?d - zhoda medzi tripletmi DNA a aminokyselinami bielkov?n

Potreba k?dova? ?trukt?ru prote?nov v line?rnej sekvencii nukleotidov mRNA a DNA je dan? skuto?nos?ou, ?e po?as transl?cie:

• neexistuje ?iadna zhoda medzi po?tom monom?rov v matrici mRNA a produktom - syntetizovan?m prote?nom;
• neexistuje ?iadna ?truktur?lna podobnos? medzi RNA a prote?nov?mi monom?rmi.

T?m sa eliminuje komplement?rna interakcia medzi matricou a produktom, princ?p, na z?klade ktor?ho sa uskuto??uje kon?trukcia nov?ch molek?l DNA a RNA po?as replik?cie a transkripcie.

Z toho je jasn?, ?e mus? existova? „slovn?k“, ktor? umo?n? zisti?, ktor? nukleotidov? sekvencia mRNA zabezpe?uje zaradenie aminokysel?n v danej sekvencii do prote?nu. Tento „slovn?k“ sa naz?va genetick?, biologick?, nukleotidov? alebo aminokyselinov? k?d. Umo??uje k?dova? aminokyseliny, ktor? tvoria prote?ny, pomocou ?pecifickej sekvencie nukleotidov v DNA a mRNA. M? ur?it? vlastnosti.

Trojn?sobnos?. Jednou z hlavn?ch ot?zok pri objas?ovan? vlastnost? k?du bola ot?zka po?tu nukleotidov, ktor? by mali ur?ova? zaradenie jednej aminokyseliny do prote?nu.

Zistilo sa, ?e k?duj?ce prvky v k?dovan? aminokyselinovej sekvencie s? skuto?ne triplety nukleotidov, resp. troj?at?, ktor? boli pomenovan? „kod?ny“.

V?znam kod?nov.

Zistilo sa, ?e zo 64 kod?nov zahrnutie aminokysel?n do syntetizovan?ho polypeptidov?ho re?azca k?duje 61 tripletov a zvy?n? 3 - UAA, UAG, UGA nek?duj? zahrnutie aminokysel?n do prote?nu a p?vodne sa naz?vali nezmyseln? resp. nezmyseln? kod?ny. Nesk?r sa v?ak uk?zalo, ?e tieto triplety signalizuj? dokon?enie transl?cie, a preto sa stali zn?mymi ako termina?n? alebo stop kod?ny.

mRNA kod?ny a nukleotidov? triplety v k?duj?com re?azci DNA so smerom od 5' do 3' konca maj? rovnak? sekvenciu dus?kat?ch b?z, s v?nimkou toho, ?e v DNA je namiesto uracilu (U), charakteristick?ho pre mRNA, tym?n (T).

?pecifickos?.

Ka?d? kod?n zodpoved? iba jednej ?pecifickej aminokyseline. V tomto zmysle je genetick? k?d pr?sne jednozna?n?.

Tabu?ka 4-3.

Jednozna?nos? je jednou z vlastnost? genetick?ho k?du, ktor? sa prejavuje v tom, ?e ...

Hlavn? zlo?ky syst?mu synt?zy bielkov?n

Po?adovan? komponenty	Funkcie
jeden . Aminokyseliny	Substr?ty pre synt?zu bielkov?n
2. tRNA	tRNA p?sobia ako adapt?ry. Interaguj? s akceptorov?m koncom s aminokyselinami a s antikod?nom - s kod?nom mRNA.
3. Aminoacyl-tRNA syntet?za	Ka?d? aa-tRNA syntet?za katalyzuje ?pecifick? v?zbov? reakciu jednej z 20 aminokysel?n so zodpovedaj?cou tRNA
4.mRNA	Matrica obsahuje line?rnu sekvenciu kod?nov, ktor? ur?uj? prim?rnu ?trukt?ru prote?nov
5. Riboz?my	Ribonukleoprote?nov? subcelul?rne ?trukt?ry, ktor? s? miestom synt?zy prote?nov
6.	Zdroje energie
7. Prote?nov? faktory inici?cie, pred??enia, ukon?enia	?pecifick? extraribozom?lne prote?ny potrebn? pre proces transl?cie (12 inicia?n?ch faktorov: elF; 2 elonga?n? faktory: eEF1, eEF2 a termina?n? faktory: eRF)
8. I?ny hor??ka	Kofaktor, ktor? stabilizuje ?trukt?ru riboz?mov

Pozn?mky: elF( eukaryotick? inicia?n? faktory) s? inicia?n?mi faktormi; eEF( eukaryotick? elonga?n? faktory) s? faktory pred??enia; eRF ( eukaryotick? uvo??uj?ce faktory) s? ukon?ovacie faktory.

degener?cia. V mRNA a DNA m? zmysel 61 tripletov, z ktor?ch ka?d? k?duje zahrnutie jednej z 20 aminokysel?n do prote?nu.

Z toho vypl?va, ?e v informa?n?ch molekul?ch je zahrnutie rovnakej aminokyseliny do prote?nu ur?en? nieko?k?mi kod?nmi. T?to vlastnos? biologick?ho k?du sa naz?va degener?cia.

U ?ud? s? iba 2 aminokyseliny zak?dovan? jedn?m kod?nom - Met a Tri, zatia? ?o Leu, Ser a Apr - ?iestimi kod?nmi a Ala, Val, Gli, Pro, Tre - ?tyrmi kod?nmi (tabu?ka 1).

Redundancia k?dovac?ch sekvenci? je najcennej?ou vlastnos?ou k?du, preto?e zvy?uje odolnos? toku inform?ci? vo?i nepriazniv?m vplyvom vonkaj?ieho a vn?torn?ho prostredia. Pri ur?ovan? povahy aminokyseliny, ktor? sa m? zahrn?? do prote?nu, nie je tret? nukleotid v kod?ne tak? d?le?it? ako prv? dva. Ako je mo?n? vidie? z tabu?ky. 4-4, pre mnoh? aminokyseliny neovplyv?uje nahradenie nukleotidu na tretej poz?cii kod?nu jeho v?znam.

Linearita z?znamu inform?ci?.

Po?as transl?cie sa kod?ny mRNA „??taj?“ z pevn?ho v?chodiskov?ho bodu postupne a neprekr?vaj? sa. V z?zname inform?ci? nie s? ?iadne sign?ly ozna?uj?ce koniec jedn?ho kod?nu a za?iatok ?al?ieho. AUG kod?n je inicia?n? a ??ta sa ako na za?iatku, tak aj v in?ch oblastiach mRNA ako Met. Triplety za n?m sa ??taj? postupne bez ak?chko?vek medzier a? po stop kod?n, v ktorom je dokon?en? synt?za polypeptidov?ho re?azca.

V?estrannos?.

Doned?vna sa verilo, ?e k?d je absol?tne univerz?lny, t.j. v?znam k?dov?ch slov je rovnak? pre v?etky sk?man? organizmy: v?rusy, bakt?rie, rastliny, oboj?iveln?ky, cicavce vr?tane ?loveka.

Nesk?r sa v?ak stala zn?ma jedna v?nimka, uk?zalo sa, ?e mitochondri?lna mRNA obsahuje 4 triplety, ktor? maj? in? v?znam ako v mRNA jadrov?ho p?vodu. V mitochondri?lnej mRNA teda triplet UGA k?duje Tri, AUA k?dy pre Met a ACA a AGG sa ??taj? ako ?al?ie stop kod?ny.

Kolinearita g?nov a produktov.

U prokaryotov sa zistila line?rna zhoda medzi sekvenciou kod?nov g?nu a sekvenciou aminokysel?n v prote?novom produkte, alebo, ako sa hovor?, existuje kolinearita medzi g?nom a produktom.

Tabu?ka 4-4.

Genetick? k?d

Prv? nad?cia	Druh? z?klad?a
	U	OD	ALE	G
U	UUU su?i? vlasov	UCU Cep	Pneumatika UAU	UGU Cys
Su?i? vlasov UUC	UCC Ser	iASTir	UGC Cys
UUA Lei	UCA Cep	UAA*	UGA*
UUG Lei	UCG Ser	UAG*	UGG apr
OD	Cuu Lei	CCU Pro	CAU Gis	CGU apr
CUC Lei	SSS Pro	SAS Gis	CGC apr?l
CUA Lei	SSA Pro	CAA Gln	CGA apr
CUG Lei	CCG Pro	CAG Gln	CGG apr
ALE	AUU Ile	ACU Tpe	AAU Asn	AGU Ser
AUC Ile	ACC Tre	AAS Asn	AGG Ser
AUA Met	ASA Tre	AAA Liz	AGA Apr
AUG Stret	ACG Tre	AAG Liz	AGG apr
G	GUU z?kaz	GCU Ala	GAU Asp	GGU Gli
Hriade? GUC	GCC Ala	GAC Asp	GGC Glee
GUA Val	GSA Ala	GAA Glu	GGA Glee
Hriade? GUG	GСG Ala	GAG Glu	GGG Glee

Pozn?mky: U, uracil; C - cytoz?n; A - aden?n; G, guan?n; * - termina?n? kod?n.

V eukaryotoch s? sekvencie b?z v g?ne, koline?rne aminokyselinov? sekvencie v prote?ne, preru?en? intr?nmi.

Preto v eukaryotick?ch bunk?ch je aminokyselinov? sekvencia prote?nu koline?rna so sekvenciou ex?nov v g?ne alebo zrelej mRNA po post-transkrip?nom odstr?nen? intr?nov.

Gene- ?truktur?lna a funk?n? jednotka dedi?nosti, ktor? riadi v?voj ur?it?ho znaku alebo vlastnosti. Rodi?ia odovzd?vaj? svojim potomkom s?bor g?nov po?as rozmno?ovania.Ve?k? pr?spevok k ?t?diu g?nu mali rusk? vedci: Simashkevich E.A., Gavrilova Yu.A., Bogomazova O.V.(2011)

V s??asnosti sa v molekul?rnej biol?gii zistilo, ?e g?ny s? ?seky DNA, ktor? nes? ak?ko?vek integr?lnu inform?ciu – o ?trukt?re jednej molekuly prote?nu alebo jednej molekuly RNA. Tieto a ?al?ie funk?n? molekuly ur?uj? v?voj, rast a fungovanie organizmu.

Ka?d? g?n je z?rove? charakterizovan? mno?stvom ?pecifick?ch regula?n?ch sekvenci? DNA, ako s? prom?tory, ktor? sa priamo podie?aj? na regul?cii expresie g?nu. Regula?n? sekvencie m??u by? umiestnen? bu? v tesnej bl?zkosti otvoren?ho ??tacieho r?mca k?duj?ceho prote?n, alebo za?iatku sekvencie RNA, ako je to v pr?pade prom?torov (tzv. cis cis-regula?n? prvky), a vo vzdialenosti mnoh?ch mili?nov p?rov b?z (nukleotidov), ako v pr?pade zosil?ova?ov, izol?torov a supresorov (niekedy klasifikovan?ch ako trans-regula?n? prvky transregula?n? prvky). Koncept g?nu teda nie je obmedzen? na k?duj?cu oblas? DNA, ale je ?ir??m pojmom, ktor? zah??a regula?n? sekvencie.

P?vodne term?n g?n sa objavil ako teoretick? jednotka na prenos diskr?tnej dedi?nej inform?cie. Hist?ria biol?gie si pam?t? spory o tom, ktor? molekuly m??u by? nosite?mi dedi?nej inform?cie. V???ina v?skumn?kov verila, ?e tak?mito nosi?mi m??u by? iba prote?ny, preto?e ich ?trukt?ra (20 aminokysel?n) umo??uje vytvori? viac mo?nost? ako ?trukt?ra DNA, ktor? sa sklad? iba zo ?tyroch typov nukleotidov. Nesk?r sa experiment?lne dok?zalo, ?e pr?ve DNA obsahuje dedi?n? inform?ciu, ktor? bola vyjadren? ako ?stredn? dogma molekul?rnej biol?gie.

G?ny m??u podlieha? mut?ci?m – n?hodn?m alebo z?mern?m zmen?m v sekvencii nukleotidov v re?azci DNA. Mut?cie m??u vies? k zmene v sekvencii, a teda k zmene biologick?ch charakterist?k prote?nu alebo RNA, ?o m??e n?sledne vies? k v?eobecnej alebo lok?lnej zmenenej alebo abnorm?lnej funkcii organizmu. Tak?to mut?cie s? v niektor?ch pr?padoch patog?nne, preto?e ich v?sledkom je ochorenie alebo smrte?n? na embryon?lnej ?rovni. Nie v?etky zmeny v sekvencii nukleotidov v?ak ved? k zmene ?trukt?ry prote?nu (vplyvom degener?cie genetick?ho k?du) alebo k v?znamnej zmene sekvencie a nie s? patog?nne. Najm? ?udsk? gen?m je charakterizovan? jednonukleotidov?mi polymorfizmami a vari?ciami po?tu k?pi?. vari?cie po?tu k?pi?), ako s? del?cie a duplik?cie, ktor? tvoria asi 1 % celej ?udskej nukleotidovej sekvencie. Jednonukleotidov? polymorfizmy definuj? najm? r?zne alely toho ist?ho g?nu.

Monom?ry, ktor? tvoria ka?d? z re?azcov DNA, s? zlo?it? organick? zl??eniny, ktor? zah??aj? dus?kat? b?zy: aden?n (A) alebo tym?n (T) alebo cytoz?n (C) alebo guan?n (G), p??at?mov? cukor-pent?za-deoxyrib?za, tzv. po ktorom a dostal n?zov samotnej DNA, ako aj zvy?ok kyseliny fosfore?nej.Tieto zl??eniny sa naz?vaj? nukleotidy.

Vlastnosti g?nov

1. diskr?tnos? - nemie?ate?nos? g?nov;
2. stabilita - schopnos? udr?iava? ?trukt?ru;
3. labilita - schopnos? opakovane mutova?;
4. mnohopo?etn? alelizmus – v popul?cii existuje ve?a g?nov v r?znych molekul?rnych form?ch;
5. alelizmus - v genotype diploidn?ch organizmov iba dve formy g?nu;
6. ?pecifickos? – ka?d? g?n k?duje svoj vlastn? znak;
7. pleiotropia - viacn?sobn? ??inok g?nu;
8. expresivita - stupe? expresie g?nu vo znaku;
9. penetrancia - frekvencia prejavu g?nu vo fenotype;
10. amplifik?cia – zv??enie po?tu k?pi? g?nu.

Klasifik?cia

1. ?truktur?lne g?ny s? jedine?n? zlo?ky gen?mu, ktor? predstavuj? jedin? sekvenciu k?duj?cu ?pecifick? prote?n alebo niektor? typy RNA. (Pozri aj ?l?nok G?ny pre dom?cnos?).
2. Funk?n? g?ny – reguluj? pr?cu ?truktur?lnych g?nov.

Genetick? k?d- met?da vlastn? v?etk?m ?iv?m organizmom na k?dovanie aminokyselinovej sekvencie bielkov?n pomocou sekvencie nukleotidov.

V DNA sa pou??vaj? ?tyri nukleotidy - aden?n (A), guan?n (G), cytoz?n (C), tym?n (T), ktor? sa v ruskojazy?nej literat?re ozna?uj? p?smenami A, G, C a T. Tieto p?smen? tvoria abeceda genetick?ho k?du. V RNA sa pou??vaj? rovnak? nukleotidy, s v?nimkou tym?nu, ktor? je nahraden? podobn?m nukleotidom – uracilom, ktor? sa ozna?uje p?smenom U (v ruskojazy?nej literat?re U). V molekul?ch DNA a RNA sa nukleotidy zoradia do re?azcov, a tak sa z?skaj? sekvencie genetick?ch p?smen.

Genetick? k?d

V pr?rode sa na stavbu bielkov?n pou??va 20 r?znych aminokysel?n. Ka?d? prote?n je re?azec alebo nieko?ko re?azcov aminokysel?n v presne definovanom porad?. T?to sekvencia ur?uje ?trukt?ru prote?nu, a t?m aj v?etky jeho biologick? vlastnosti. S?bor aminokysel?n je tie? univerz?lny pre takmer v?etky ?iv? organizmy.

Implement?cia genetickej inform?cie v ?iv?ch bunk?ch (to znamen? synt?za prote?nu k?dovan?ho g?nom) sa uskuto??uje pomocou dvoch matricov?ch procesov: transkripcia (tj synt?za mRNA na ?abl?ne DNA) a transl?cia genetick?ho k?du. do aminokyselinovej sekvencie (synt?za polypeptidov?ho re?azca na mRNA). Na zak?dovanie 20 aminokysel?n sta?ia tri po sebe id?ce nukleotidy, ako aj stop sign?l, ktor? znamen? koniec prote?novej sekvencie. S?bor troch nukleotidov sa naz?va triplet. Akceptovan? skratky zodpovedaj?ce aminokyselin?m a kod?nom s? zn?zornen? na obr?zku.

Vlastnosti

1. Trojn?sobnos?- v?znamnou jednotkou k?du je kombin?cia troch nukleotidov (triplet, alebo kod?n).
2. Kontinuita- medzi trojicami nie s? ?iadne interpunk?n? znamienka, to znamen?, ?e inform?cie sa ??taj? nepretr?ite.
3. neprekr?vaj?ce sa- ten ist? nukleotid nem??e by? s??asne s??as?ou dvoch alebo viacer?ch tripletov (nepozorovan? pri niektor?ch prekr?vaj?cich sa g?noch v?rusov, mitochondri? a bakt?ri?, ktor? k?duj? nieko?ko prote?nov s posunom r?mca).
4. Jednozna?nos? (?pecifickos?)- ur?it? kod?n zodpoved? iba jednej aminokyseline (av?ak kod?n UGA v Euplotes crassus k?duje dve aminokyseliny - cyste?n a selenocyste?n)
5. Degener?cia (redundancia) Nieko?ko kod?nov m??e zodpoveda? tej istej aminokyseline.
6. V?estrannos?- genetick? k?d funguje rovnak?m sp?sobom v organizmoch r?znej ?rovne zlo?itosti - od v?rusov a? po ?ud? (na tomto s? zalo?en? met?dy genetick?ho in?inierstva; existuje nieko?ko v?nimiek, ktor? s? uveden? v tabu?ke v ?asti "Vari?cie ?tandardn?ho genetick?ho k?du". ?as? ni??ie).
7. Imunita proti hluku- mut?cie nukleotidov?ch substit?ci?, ktor? neved? k zmene triedy k?dovanej aminokyseliny, s? tzv. konzervat?vny; nukleotidov? substitu?n? mut?cie, ktor? ved? k zmene triedy k?dovanej aminokyseliny, sa naz?vaj? radik?lny.

Biosynt?za bielkov?n a jej kroky

Biosynt?za bielkov?n- zlo?it? viacstup?ov? proces synt?zy polypeptidov?ho re?azca z aminokyselinov?ch zvy?kov, vyskytuj?ci sa na riboz?moch buniek ?iv?ch organizmov za ??asti molek?l mRNA a tRNA.

Biosynt?zu prote?nov mo?no rozdeli? do ?t?di? transkripcie, spracovania a transl?cie. Pri transkripcii sa na??ta genetick? inform?cia zak?dovan? v molekul?ch DNA a t?to inform?cia sa zap??e do molek?l mRNA. Po?as s?rie po sebe nasleduj?cich ?t?di? spracovania sa z mRNA odstr?nia niektor? fragmenty, ktor? nie s? potrebn? v nasleduj?cich ?t?di?ch, a upravia sa nukleotidov? sekvencie. Po transporte k?du z jadra do riboz?mov nast?va vlastn? synt?za prote?nov?ch molek?l pripojen?m jednotliv?ch aminokyselinov?ch zvy?kov na rast?ci polypeptidov? re?azec.

Medzi transkripciou a transl?ciou prech?dza molekula mRNA s?riou postupn?ch zmien, ktor? zabezpe?uj? dozrievanie funk?n?ho templ?tu pre synt?zu polypeptidov?ho re?azca. Na 5' koniec je pripevnen? uz?ver a na 3' koniec je pripojen? poly-A chvost, ?o zvy?uje ?ivotnos? mRNA. S pr?chodom spracovania v eukaryotickej bunke bolo mo?n? kombinova? g?nov? ex?ny, aby sa z?skala v???ia rozmanitos? prote?nov k?dovan?ch jedinou nukleotidovou sekvenciou DNA - alternat?vnym zostrihom.

Transl?cia spo??va v synt?ze polypeptidov?ho re?azca v s?lade s inform?ciou zak?dovanou v messengerovej RNA. Aminokyselinov? sekvencia je usporiadan? pomocou dopravy RNA (tRNA), ktor? tvoria komplexy s aminokyselinami – aminoacyl-tRNA. Ka?d? aminokyselina m? svoju vlastn? tRNA, ktor? m? zodpovedaj?ci antikod?n, ktor? sa „zhoduje“ s kod?nom mRNA. Po?as transl?cie sa riboz?m pohybuje pozd?? mRNA, ke? sa buduje polypeptidov? re?azec. Energiu na synt?zu bielkov?n poskytuje ATP.

Hotov? molekula prote?nu je potom od?tiepen? z riboz?mu a transportovan? na spr?vne miesto v bunke. Niektor? prote?ny vy?aduj? dodato?n? posttransla?n? modifik?ciu, aby dosiahli svoj akt?vny stav.

V ka?dej bunke a organizme s? v?etky znaky anatomickej, morfologickej a funk?nej povahy ur?en? ?trukt?rou prote?nov, ktor? s? v nich zahrnut?. Dedi?n? vlastnos? organizmu je schopnos? syntetizova? ur?it? bielkoviny. Aminokyseliny sa nach?dzaj? v polypeptidovom re?azci, od ktor?ho z?visia biologick? vlastnosti.
Ka?d? bunka m? svoju vlastn? sekvenciu nukleotidov v polynukleotidovom re?azci DNA. Toto je genetick? k?d DNA. Prostredn?ctvom neho sa zaznamen?vaj? inform?cie o synt?ze ur?it?ch bielkov?n. O tom, ?o je genetick? k?d, o jeho vlastnostiach a genetick?ch inform?ci?ch, je pop?san? v tomto ?l?nku.

Trochu hist?rie

My?lienku, ?e mo?no existuje genetick? k?d, sformulovali J. Gamow a A. Down v polovici dvadsiateho storo?ia. Op?sali, ?e nukleotidov? sekvencia zodpovedn? za synt?zu konkr?tnej aminokyseliny obsahuje najmenej tri jednotky. Nesk?r dok?zali presn? po?et troch nukleotidov (to je jednotka genetick?ho k?du), ktor? sa naz?val triplet alebo kod?n. Celkovo existuje ?es?desiat?tyri nukleotidov, preto?e molekula kyseliny, kde sa vyskytuje RNA, pozost?va zo zvy?kov ?tyroch r?znych nukleotidov.

?o je genetick? k?d

Sp?sob k?dovania aminokyselinovej prote?novej sekvencie v?aka nukleotidovej sekvencii je charakteristick? pre v?etky ?iv? bunky a organizmy. Tak? je genetick? k?d.
V DNA s? ?tyri nukleotidy:

• aden?n - A;
• guan?n - G;
• cytoz?n - C;
• tym?n - T.

S? ozna?en? ve?k?mi p?smenami v latin?ine alebo (v ruskojazy?nej literat?re) v ru?tine.
RNA m? tie? ?tyri nukleotidy, ale jeden z nich sa l??i od DNA:

• aden?n - A;
• guan?n - G;
• cytoz?n - C;
• uracil - U.

V?etky nukleotidy sa zoradia do re?azcov a v DNA sa z?ska dvojit? ?pir?la a v RNA je jednoduch?.
Prote?ny s? postaven? na dvadsiatich aminokyselin?ch, kde, umiestnen? v ur?itom porad?, ur?uj? jeho biologick? vlastnosti.

Vlastnosti genetick?ho k?du

Trojn?sobnos?. Jednotka genetick?ho k?du sa sklad? z troch p?smen, je to triplet. To znamen?, ?e dvadsa? existuj?cich aminokysel?n je k?dovan?ch tromi ?pecifick?mi nukleotidmi naz?van?mi kod?ny alebo tripety. Existuje ?es?desiat?tyri kombin?ci?, ktor? mo?no vytvori? zo ?tyroch nukleotidov. Toto mno?stvo je viac ne? dostato?n? na zak?dovanie dvadsiatich aminokysel?n.
Degener?cia. Ka?d? aminokyselina zodpoved? viac ako jedn?mu kod?nu, s v?nimkou metion?nu a tryptof?nu.
Jednozna?nos?. Jeden kod?n k?duje jednu aminokyselinu. Napr?klad v g?ne zdrav?ho ?loveka s inform?ciou o cieli beta hemoglob?nu, tripletu GAG a GAA k?duje A u ka?d?ho, kto m? kos??ikovit? an?miu, sa zmen? jeden nukleotid.
Kolinearita. Aminokyselinov? sekvencia v?dy zodpoved? nukleotidovej sekvencii, ktor? g?n obsahuje.
Genetick? k?d je s?visl? a kompaktn?, ?o znamen?, ?e nem? „interpunk?n? znamienka“. To znamen?, ?e po?n?c ur?it?m kod?nom prebieha nepretr?it? ??tanie. Napr?klad AUGGUGTSUUAAAUGUG sa bude ??ta? ako: AUG, GUG, CUU, AAU, GUG. Ale nie AUG, UGG a tak ?alej, ani in?m sp?sobom.
V?estrannos?. Je to rovnak? pre absol?tne v?etky suchozemsk? organizmy, od ?ud? po ryby, huby a bakt?rie.

Tabu?ka

V predlo?enej tabu?ke nie s? pr?tomn? v?etky dostupn? aminokyseliny. Hydroxyprol?n, hydroxylyz?n, fosfoser?n, j?dderiv?ty tyroz?nu, cyst?n a niektor? ?al?ie ch?baj?, preto?e s? to deriv?ty in?ch aminokysel?n k?dovan?ch mRNA a vznikaj?cich po modifik?cii prote?nu v d?sledku transl?cie.
Z vlastnost? genetick?ho k?du je zn?me, ?e jeden kod?n je schopn? k?dova? jednu aminokyselinu. V?nimkou je genetick? k?d, ktor? vykon?va ?al?ie funkcie a k?dy pre val?n a metion?n. RNA, ktor? je na za?iatku s kod?nom, prip?ja t-RNA, ktor? nesie formylmetion. Po dokon?en? synt?zy sa od?tiepi a vezme so sebou formylov? zvy?ok, ktor? sa premen? na metion?nov? zvy?ok. Vy??ie uveden? kod?ny s? teda inici?tormi synt?zy re?azca polypeptidov. Ak nie s? na za?iatku, potom sa nel??ia od ostatn?ch.

genetick? inform?cia

Tento koncept sa vz?ahuje na program vlastnost?, ktor? sa pren??a od predkov. Je zakotven? v dedi?nosti ako genetick? k?d.
Implementovan? po?as genetick?ho k?du synt?zy prote?nov:

• inform?cie a RNA;
• ribozom?lna rRNA.

Inform?cie sa pren??aj? priamou komunik?ciou (DNA-RNA-prote?n) a sp?tne (prostredie-prote?n-DNA).
Organizmy ho dok??u prij?ma?, uchov?va?, pren??a? a vyu??va? najefekt?vnej?ie.
Inform?cie, ktor? s? zdeden?, ur?uj? v?voj organizmu. Ale v d?sledku interakcie s prostred?m je jeho reakcia skreslen?, v?aka ?omu doch?dza k evol?cii a v?voju. Do tela sa tak vkladaj? nov? inform?cie.

V?po?et z?konov molekul?rnej biol?gie a objav genetick?ho k?du ilustroval potrebu spojenia genetiky s Darwinovou te?riou, na z?klade ktorej vznikla syntetick? evolu?n? te?ria – neklasick? biol?gia.
Dedi?nos?, variabilita a darwinovsk? prirodzen? v?ber s? doplnen? geneticky podmienen?m v?berom. Evol?cia sa realizuje na genetickej ?rovni prostredn?ctvom n?hodn?ch mut?ci? a dedenia najcennej??ch vlastnost?, ktor? s? najviac prisp?soben? prostrediu.

De?ifrovanie ?udsk?ho k?du

V dev??desiatych rokoch bol spusten? Projekt ?udsk?ho gen?mu, v d?sledku ktor?ho boli v roku 2000 objaven? fragmenty gen?mu obsahuj?ce 99,99 % ?udsk?ch g?nov. Fragmenty, ktor? sa nez??ast?uj? na synt?ze prote?nov a nie s? k?dovan?, zostali nezn?me. Ich ?loha je zatia? nezn?ma.

Chromoz?m 1, naposledy objaven? v roku 2006, je najdlh?? v gen?me. Viac ako tristop??desiat chor?b, vr?tane rakoviny, sa objavuje v d?sledku por?ch a mut?ci? v nej.

?lohu tak?hoto v?skumu mo?no len ?a?ko prece?ova?. Ke? zistili, ?o je to genetick? k?d, zistilo sa, pod?a ak?ch z?konitost? doch?dza k v?voju, ako sa formuje morfologick? ?trukt?ra, psychika, predispoz?cia k niektor?m chorob?m, metabolizmus a zlozvyky jedincov.