Аминокислоты кодирование

Даже после того как триплетная природа генетического кода стала очевидной, все еще оставалось много нерешенных вопросов. Используют ли клетки все 64 возможных кодона Если да, то используются ли Все они для кодирования аминокислот или же некоторые кодоны предназначены для других целей Сколько кодонов определяют одну аминокислоту Универсален ли код для всех организмов или же каждый организм использует свой код Как можно расшифровать код Несмотря на сложность всех этих вопросов, на каждый из них удалось получить однозначный ответ. [c.193]

Рибосомная РНК — высокополимерное соединение, молекула ее содержит 4000—6000 нуклеотидов. Она в соединении с белком образует внутри клетки особые субмикроскопические гранулы— рибосомы. Рибосома является фабрикой белкового синтеза , куда в качестве сырья доставляются аминокислоты. Установлено, что роль матрицы принадлежит особому типу рибонуклеиновых кислот — информационной РНК. Размер ее молекул широко варьирует, имея в среднем от 500 до 1500 нуклеотидов. и-РНК синтезируется на молекулах ДНК в ядре клетки. Из ядра они проникают в протоплазму к рибосомам и, взаимодействуя с ними, участвуют в синтезе белка. Если молекулы й-РНК служат матрицей для синтеза белков, то они должны содержать информацию о данном белке, зашифрованную определенным кодом. Но все различие между видами информационной РНК заключается в разной последовательности чередования четырех азотистых оснований (У, Ц, А и Г). Однако и белки, несмотря на их огромное многообразие, отличаются друг от. друга в своей первичной структуре только порядком расположения аминокислот. Это привело к заключению, что последовательность расположения четырех видов азотистых оснований на молекуле РНК определяет последовательность расположения 20 видов аминокислот в полипептидной цепи синтезируемого белка, или, другими словами, что каждая из 20 аминокислот может занять на данной матрице только определенное место кодированное сочетанием нескольких азотистых оснований. [c.123]

Еш,е до того как была окончательно установлена триплетная природа кодонов, Крик и его сотрудники, остроумно использовав мутации со сдвигом рамки, доказали, что генетический код действительно составлен из нуклеотидных триплетов. Рассмотрим, что произойдет при спаривании двух штаммов бактерий, каждый из которых несет мутацию со сдвигом рамки (например, делецию —1). В результате генетической рекомбинации могут образоваться мутанты, содержаш,ие обе мутации со сдвигом рамки. Однако распознать такие рекомбинанты будет трудно, так как (согласно практически любой теории кодирования) они по-прежнему будут продуцировать полностью дефектные белки. Крику и его сотрудникам удалось, однако, ввести в тот же ген третью мутацию со сдвигом рамки того же типа и наблюдать, что рекомбинанты, несуш,ие все три делеции (или вставки), были способны синтезировать, по крайней мере частично, активные белки. Это объясняется просто. Делеции одного или двух нуклеотидов полностью инактивируют ген, тогда как при делеции трех нуклеотидов, расположенных в пределах одного гена и близко друг от друга, ген укорачивается лишь на три нуклеотида. В гене будет содержаться в этом случае лишь небольшая область с измененными кодонами. Кодируемый белок будет нормальным, за исключением небольшого участка, в котором некоторые из аминокислот будут заменены, а одна будет полностью отсутствовать. Мы уже знаем, что в большинстве белков полностью инвариантна лишь сравнительно небольшая доля аминокислот. Таким образом, очень часто ген, в котором модифицирована небольшая область, может синтезировать функционально активные продукты при условии, что не произошло сдвига рамки считывания. [c.252]

Другой подход к проблеме кодирования заключался в использовании мутантов вируса табачной мозаики, полученных в искусственных условиях. При обработке вирусной РНК азотистой кислотой цитозин превращается в урацил, а аденин — в гуанин. Белок вирусов, образованный при участии РНК, обработанной азотистой кислотой, отличается от белка необработанного вируса в том отношении, что в нем некоторые аминокислоты замещены другими. Сравнивая изменения аминокислот с известными изменениями нуклеотидов, которые обусловлены действием азотистой кислоты, можно расшифровать код. [c.488]

В заключение следует отметить, что четыре основания, участвующие в составе соответствующих нуклеотидов в синтезе РНК, могут образовать 64 различных триплета. Из этих триплетов (кодонов) 61 триплет предназначен для кодирования тех или иных аминокислот (некоторые аминокислоты кодируются более чем одним кодоном), а три кодона являются стоп-кодонами. Шестьдесят четыре генетических кодона являются универсальными для всех живых организмов. [c.543]

Изучение вопроса о влиянии данной аминокислоты на конце растущей полипептидной цепи на вероятность присоединения следующей аминокислоты привело к интересным выводам. М. Кальвин предположил, что современная система кодирования аминокислот ведет свое начало от древней системы синтеза, при которой растущая аминокислотная последовательность сама себя определяла. В связи с этим он упоминает о синтезе пентапептидов в бактериях, который протекает без участия обычного матричного механизма. [c.382]

В ДНК в форме специфической последовательности Т, А, С и G закодирована аминокислотная последовательность всех клеточных белков. Кодирование осуществляется триплетами из тимина, аденина, цитозина и гуанина. Три основания (кодон) кодируют одну аминокислоту. Тем самым ДНК действует как матрица для синтеза белков в клетке. Определенные участки ДНК (гены) ответственны за то или иное действие в клетке. Каждая клетка содержит полный набор информации для строительства своих белков, ферментов. [c.719]

Код А-Н, согласно утверждению Меклера, отражает высокую стерео-комплементарность каждой аминокислоты своим антикодонам. Однако 1ежду ними не только не может быть такой комплементарности, но в данном случае это понятие вообще лишено смысла. Дело в том, что размеры взаимодействующих молекул столь различны, что аминокислота может взаимодействовать разве что только с одним из трех нуклеотидов нтикодона, занимая не более половины его ван-дер-ваальсовой поверх- ности. Такое взаимодействие неспецифично и, следовательно, не в состоянии кодировать образование компле ов аминокислоты со своими антикодонами. Таким образом, кода А-Н в природе не должно существовать. Избирательно могут взаимодействовать не отдельные аминокислоты с кодонами и антикодонами, а полипептидные цепи белков с полинуклеотидами, но формирование подобных комплексов в кодировании не нуждается, да оно и немыслимо. [c.533]

В результате гидролиза белков крепкой соляной кислотой получают свободные аминокислоты. Аминокислоты можно рассматривать как строительные элементы белковой молекулы. Твердо установлено, что в состав растительных белков входят 22 аминокислоты, перечисленные в табл. 1. Последовательность аминокислот в белках определяется, вероятно, кодом, содержащимся в нуклеиновой кислоте (см. стр. 487). Современные теории кодирования рас- [c.17]

Информационные рибонуклеиновые кислоты (иРНК) при био синтезе белков кодируют 20 различных аминокислот. Однако некоторые аминокислоты, такие как Тгр, Met и His, встречаются гораздо реже остальных. Это объясняют тем, что в генетическом коде имеется только один кодон для Тгр и щесть для Ser. Говорят, что кодирование Ser вырождено. Подобно тому, как языки имеют различное письмо и алфавиты, белки можно рассматривать как биологические -послания, записанные с помощью алфавита, состоящего из 20 аминокислот. Эта аналогия может быть продолжена несколько дальще языки письма, за исключением низкоразвитых языков вычислительных мащин, содержат чрезмерное коли- [c.280]

Как уже отмечалось выше, в ДНК в форме линейной последовательности нуклеотидов зашифрована структура всех клеточных белков. Т. к. белки составлены из 20 типов аминокислот, а нуклеиновые к-ты из 4 типов нуклеотидов, должен существовать специальный генетич. код, связывающий обе последовательности звеньев. Этот код триплетный тройка соседних нуклеотидов образует кодон, соответствующий одному аминокислотному остатку белковой цепи. Число возможных кодонов составляет 4 = 64, т. е. оно избыточно для кодирования 20 аминокислот. Поэтому генетич. код является вырожденным в большинстве случаев несколько кодонов соответствуют одной аминокислоте. Генетич. код во всей живой природе универсален, но картина его вырожденности носит на себе отпечаток эволюционной истории. [c.194]

Как уже отмечалось, функцией РНК является реализация матричного синтеза белка. Выше мы рассмотрели принципы кодирования белковой цепи. Разберем теперь механизм реализации этого принципа. Информация о, структуре белка содержится в матричной РНК, к-рая является копией одной из цепей ДНК (с заменой дезоксирибозы на рибозу и тимина на урацил, что не отражается на спаривании оснований). Матричную РНК можно себе представить разбитой на триплеты (кодоны). Нужная последовательность аминокислот на матрице набирается с помощью транспортной рибонуклеиновой к-ты. [c.195]

Поскольку имеется всего четыре вида оснований, а аминокислот — двадцать видов, то простого соотношения 1 1 между ними быть не может. Даже если бы каждая аминокислота кодировалась сочетанием из двух нуклеотидов, то и в этом случае число возможных сочетаний (4 ) составило бы только 16 и, следовательно, было бы недостаточно для кодирования двадцати аминокислот. [c.271]

Понятие неперекрывающийся означает, что в линейной цепи последовательных нуклеотидов каждый из них участвует в кодировании лишь одной аминокислоты. Система же в целом имеет закодированное начало отсчета, т. е. в ряду последовательности нуклеотидов кодоны непосредственно следуют один за другим (рис. 90, нижняя часть схемы). [c.429]

Toporo зависят жизненно важные свойства системы. Здесь кодирование матричного синтеза обусловлено целым рядом низших кодов кодом, отвечающим соответствию т-РНК, и аминокислоты кодом, соответствующим отношению между т-РНК, рибосомой и м-РНК кодом ферментов, производящих замыкание пептидных связей, и т. д. [c.394]

Генетический код, по-видимому, универсален, т. е. единый для всех организмов. Такой код приведен в табл. 15.1. Этот код является вырожденным для кодирования двадцати аминокислот четырехбуквенный алфавит дает возможность составить 64 трехбуквенных слова, и, таким образом, каждая аминокислота кодируется более чем одним кодоном. Вырожденность связана главным образом с третьей буквой кодона. [c.461]

С механизмами трансляции связана еще одна особенность Г.К. он неперекрывающийся. Кодоны транслируются всегда целиком для кодирования невозможно использование элементов одного из них в сочетании с элементами соседнего. Рамкой , ограничивающей транслируемый кодон и перемещающейся скачком сразу на три нуклеотида, служит антикодон тРНК, к-рый представляет собой триплет нуклеотидов, комплементарный одному нз кодонов и обусловливающий специфичность к нему. Т. обр., наблюдается линейное соответствие между последовательностью кодирующих триплетов и расположением остатков аминокислот в синтезируемом полипептиде, т.е. код имеет линейный непрерывающийся порядок считывания. [c.519]

Априорные соображения уже давно заставляли предполагать, что каждая аминокислота должна кодироваться, по крайней мере, триплетом нуклеотидов. Действительно, имеется 20 природных аминокислот, из которых строятся белки (рис. 2). В то же время нуклеиновые кислоты построены всего из 4 сортов нуклеотидных остатков (см. рис. 4), их азотистыми основаниями являются аденин (А), гуанин (О), цитозин (С) и либо урацил (И) в РНК, либо тимин (Т) в ДНК. Ясно, что один нуклеотид не может кодировать одну аминокислоту (4 против 20). Возможных динуклеотидных комбинаций (дуплетов) может быть 16, что опять-таки недостаточно для кодирования 20 аминокислот. Следовательно, минимальное количество остатков в нуклеотидной комбинации, кодирующей одну аминокислоту, может быть три, т. е. аминокислоты должны кодироваться, скорее всего, нуклеотидными триплетами. Общее количество возможных триплетов составляет 64, что с избытком хватает для кодирования 20 аминокислот. [c.11]

Если следовать гипотезе Крика, то не может быть отдельного смыслового кодона, кончающегося на А, для кодирования какой-то аминокислоты. Действительно, AUA вместе с AUU и AU кодируют изолейцин, или, например, UUA вместе с UUG кодируют лейцин, но один UGA не кодирует никакой аминокислоты. Гипотеза предсказывает, что все три кодона изолейцина должны узнаваться одной тРНК с антикодоном IAU, а два указанных кодона лейцина—одной тРНК с антикодоном UAA [c.157]

Так как ложное кодирование очень сильно зависит от целого ряда как внешних, так и структурных факторов, то очевидно, что в бесклеточных системах его уровень может варьировать в чрезвычайно широких пределах. Поэтому важно оценить, каков естественный уровень ложного кодирования в нормальных живых клетках, не подвергаемых тем или иным экстремальным воздействиям и не содержащих мутационных нарушений белоксинтезирующего аппарата. Однако оценить это нелегко по ряду причин. Во-первых, на стадиях, предшествующих связыванию аминоацил-тРНК, тоже возможны ошибки, например, ложное ацилиро-вание тРНК оно будет завышать оцениваемый уровень ложного кодирования. Во-вторых, на стадиях после связывания аминоацил-тРНК и включения ложной аминокислоты в пептидную цепь возможна элиминация ложного продукта — либо путем аборта растущего пептида, либо путем переваривания окончательного неправильного белкового продукта. В-третьих, если готовый неправильный продукт обладает другими свойствами, чем правильный, то он может не встраиваться в те структуры, в которых мы его ищем, или не выделяться теми процедурами, которые мы используем для данного белка. Два последних обстоятельства будут занижать оцениваемый уровень ложного кодирования, и могут занижать его сильно. [c.172]

Кроме того, по ложному включению одной аминокислоты нельзя судить о возможностях ложного включения других. В частности, можно думать, что ложное кодирование в пределах одной кодоновой группы (т. е. кодонов, различающихся только по третьему нуклеотиду) должно быть более вероятным, чем другие замены. Как следует из кодового словаря (см. рис. 3), к таким наиболее вероятным аминокислотным заменам в результате ложного кодирования должны относиться Phe<->Leu, yS f- Trp, HiS t- Gln, Ile<- Met, Asn<- Lys, Ser<- Arg и Asp <- Glu, причем замены слева направо (ложное спаривание с U или С в третьем положении кодона) должны быть более вероятны, чем замены справа налево (ложное спаривание с А или G в третьем положении кодона). Действительно, замены аспарагина на лизин являются гораздо более частыми, чем замены лизина точно так же гистидин часто заменяется на глютамин, в то время как замены глютамина редки. [c.172]

Состав белковых гидролизатов не всегда ограничивается генетически кодированными аминокислотами теперь точно установлено, что тироксин н 3,3, 5-трннодтнронин являются двумя тнроид-ными гормонами, а химическая или тепловая обработка, предшествующая гидролизу, могут приводить к артефактам. Необычные аминокислоты, возникающие в физиологических условиях, могут быть разделены на две группы. Первая группа объединяет соединения, полученные путем замещения относительно небольших групп в нормальных белковых компонентах (табл. 23.2.2). Все изменения, по-видимому, являются следствием индуцируемых ферментами реакций, а введенными заместителями, в основном, оказываются С-гидроксил, jV-метил боковой цепи или галоген в ароматическом ядре тирозина. [c.227]

Для гидролиза белков до составляющих их аминокислот обычно используют хлороводородную кислоту (бМ, 24 ч, 120°С, эвакуированные запаянные ампулы). Однако этот метод не лищеи побочных реакций. Из генетически кодированных аминокислот интенсивно распадается триптофан, в то время как выходы серина и треонина составляют только 90—95%. Может происходить также хлорирование тирозина и образование орнитина из аргинина. Нередко метионин частично превращается в соответствующий сульфоксид, а цистеин полностью окисляется в цистин. Глутамин и аспарагин, естественно, гидролизуются до глутаминовой и аспарагиновой кислот. Использование п-толуолсульфокислоты может повысить выход триптофана [11], однако эту аминокислоту обычно определяют после гидролиза с помощью гидроксида бария. С другой стороны, щелочной гидролиз, помимо того, что вызывает рацемизацию, приводит к больщим потерям серина, треонина, цистеина и аргинина. [c.231]

Что касается тихих мутаций класса б, то они играют существенную роль в эволюции. Кодирование одной и той же аминокислоты разными кодонами оказывается свойственным не только разным организмам, но и разным клеткам одного и того же организма. Это определяется, по-видимому, различиями в количествах соответствующих тРНК. Тем самым такие мутации имеют регуляторное значение. Совместно вырожденные кодоны могут мутировать по-разному. Так, например, мутация УУГ (Лей)->-УУА (Лей) не меняет остатка. Но вероятность терминальной мутации УУА равна 0,077, а для УУГ равна 0,049 (табл. 8.11). [c.286]

Информация о последовательности аминокислот в полипептидной цепи белка, программируемого информационной РНК, записана в молекуле этой РНК, а следовательно, и в соответствующем участке одной из цепей ДНК, в виде последовательности кодирующих эти аминокислоты тринуклеотидных фрагментов — кодонов. Необходимость как минимум трех нуклеотидов для кодирования каждой из 20 аминокислот, формирующих первичную полипептидную цепь при биосинтезе белков, вытекает из очевидных арифметических соображений ни каждый из четырех нуклеотидов по отдельности, ни 16 мыслимых динуклеотид-ных фрагментов не могут однозначно кодировать 20 аминокислот. Соответствие между 64 кодонами и 20 аминокислотами, участвующими в биосинтезе полипептидных цепей на рибосомах, получило название генетического кода. Первое доказательство самого факта существования генетического кода и первый шаг к его расшифровке были получены в эксперименте Ниренберга и Маттеи. Эти авторы показали, что на рибосомах в присутствии всех компонентов, необходимых для биосинтеза белка, и построенной полностью из фрагментов уридин-5 онофос-фата полиуридиловой кислоты в качестве информационной РНК, синтезируется полифенилаланин. Отсюда следовало, что фенилаланин кодируется несколькими, скорее всего тремя остатками уридиловой кислоты, т. е. кодоном для фенилаланина является тринуклеотид ШШ (в этом параграфе в табл. 5.2 символы межнуклеотидных фосфатов или заменяющие их черточки опущены). [c.172]

Информация, заложенная в ДНК и РНК, реализуется в процессе синтеза белка. Механизмы передачи информации от ДНК на РНК понятны и очевидны, так как цепь нуклеотидов характерна для обеих структур, а матричный синтез предусматривает полную идентичность их последовательностей. Но каким же образом передается информация от РНК, содержащей всего четыре нуклеотида, на белок, содержащий 20 различных аминоьсислот Если бы каждый нуклеотид передавал информацию на синтез одной аминокислоты, то всего кодировалось бы 4 аминокислоты. Не может код состоять из двух нуклеотидов, так как в этом случае можно было бы охватить не более 16 аминокислот (4 = 16). Работами М. Ниренберга и соавторов было установлено, что для кодирования одной аминокислоты требуется не менее трех последовательно расположенных нуклеотидов, называемых триплетами или кодонами. При этом между отдельными кодонами нет промежутков, и информация записана слитно, без знаков препинания. Число сочетаний 4 дает основание полагать, что 20 аминокислот кодируются 64 кодонами. Экспериментально установлено, что таких кодонов меньше, всего 61. Оставшиеся три кодона не несут в себе информации, однако два из них используются в качестве сигналов терминации. Выявлена также интересная особенность взаимодействия кодона с антикодоном. Оказалось, что первое и второе азотистые основания кодона образуют более прочные связи с комплементарными основаниями антикодона. Что же касается третьего основания, то эта связь менее прочная, более того, основание кодона может спариваться с другим, не комплементарным основанием антикодона. Этот феномен называют механизмом неоднозначного соответствия или качания. В соответствии с этим урацил антикодона может взаимодействовать не только с аденином, но и с гуанином кодона. Гуанин антикодона способен связываться не только с цитозином, но и с урацилом кодона. Это указывает на возможность нескольких кодонов кодировать одну и ту же аминокислоту. И действительно, было установлено, что ряд аминокислот кодируется двумя и более антикодонами (табл. 29.1). Из таблицы видно, что только две аминокислоты — метионин и триптофан — кодируются при помощи одного кодона. Число кодонов для остальных аминокислот варьирует от двух (для аргинина, цистеина и др.) до шести (для лейцина и серина). Тот факт, что одной и той же аминокислоте соответствует несколько кодонов, называется вырожденностью [c.462]

В настояш ее время некоторыми авторами высказывается идея о том, что распределение полярных и неполярных аминокислот вдоль полипептидной цепи является одним из важных элементов кодирования пространственной структуры глобулярных белков. Еще Фишером [55] было показано, что соотношение суммарных объемов полярных и неполярных аминокислотных остатков может обусловливать форму белковой молекулы (сферическую или вытянутую), а также способность образовывать четвертичные структуры. Анализ, проведенный Перутцем, Кендрью и Уотсоном [66] на примере восемнадцати аминокислотных последовательностей в различных миоглобинах и гемоглобинах, показал, что из 150 остатков, входящих в эти молекулы, 33 находятся в местах, экранированных от контакта с водой, т. е. во внутреннем ядре белковой глобулы, причем 30 из 33 являются неполярными аминокислотами (глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, иро-лин, цистеин, метионин, тирозоин и триптофан). Это наводит [c.16]

Теперь мы рассмотрим более подробно, каким образом четырехбуквенный язык ДНК переводится на двадцатибуквенный язьпс белков. Уже давно было ясно, что для кодирования каждой аминокислоты требуется по меньшей мере три нуклеотидных остатка ДНК, поскольку из четырех кодовых букв ДНК (А, Т, G и С) можно составить всего 16 различных сочетаний по два (4 = 16), а этого недостаточно, чтобы кодировать 20 аминокислот. Если же из четырех оснований составить сочетания по три, то можно получить 4 = 64 различных комбинации. Ранние генетические эксперименты окончательно доказали не только то, что слова генетического кода для любой аминокислоты представляют собой триплеты нуклеотидов, но и то, что между кодонами для соседних аминокислот нет знаков препинания. Однако оставался невыясненным основной вопрос какие конкретно трехбуквенные кодовые слова соответствуют каждой из аминокислот Как можно определить это экспериментально [c.948]

Для уяснения проблемы переноса информации прежде всего необходимо решить, сколько нужно оснований, чтобы закодировать одну аминокислоту. Если комбинировать из четырех оснований по два, можно получить лишь 4 =16 сочетаний в белках же может содержаться 20 аминокислот, т. е. этого количества комбинаций недостаточно для всех аминокислот. Если комбинировать из четырех оснований по три, то получается 43 = 64 сочетания, или тройки, или триплета . Этого количества триплетов более чем достаточно для кодирования всех аминокислот, входящих в состав белков, и даже более того, остаются 64—20 = 44 лишние комбинации. Расчеты и эксперименты показали, что некоторым лишним комбинациям не соответствует ни одна аминокисло1а, и в то же время код является множественным, или вырожденным , и ряд аминокислот может кодироваться несколькими триплетами оснований. [c.296]

Поэтому было высказано предположение, что каждая аминокислота определяется сочетанием по меньшей мере из трех нуклеотидов, которые могут дать 64 комбинации (4 = 64), что более чем достаточно для кодирования двадцати аминокислот. Крик и его сотрудники [54—56] привели весьма веские доводы в пользу триплетной теории и доказали, что участок полинуклеотида, названный ими кодоном, состоит из трех оснований. Их эксперимент был проведен па А- и В-цистронах локуса Гц бактериофага Т4. Как показал Бензер с помощью тщательно составленной генетической карты фага Т4, от одного определенного участка ДНК зависит, сможет или нет фаг заразить К-штамм Es heri hia oli. Крик и его сотрудники использовали профлавин (стр. 221), чтобы добиться делении (выпадения) одного основания или, наоборот, вставки дополнительного основания в ДНК. [c.271]

За последнее десятилетие генетика претерпела быструю эволюцию. Составной частью методов генетики микроорганизмов стали значительно усовершенствованные методы биохимии и биофизики. Генетические исследования физической природы генов были ускорены появлением работы Уотсона и Крика о репликации первичной генетической информации. В свете этих достижений термин ген в настоящее время редко используется без расшифровки. В микробиологической генетике ему, по сути дела, нет адекватного значения. Для обозначения соответствующего понятия у микроорганизмов появились новые термины с более точным значением, например рекон (Бензер [1]). Представление о половом размножении как единственном методе генетической рекомбинации претерпело изменение и включило альтернативные механизмы, например трансформацию, конъюгацию у бактерий, парасексуализм в грибах и др. (Понтекорво [2]). Разрабатываются методы изучения последовательности пар оснований в нуклеиновых кислотах и механизма кодирования, управляющего последовательностью аминокислот в белках приближается решение и многих других фундаментальных проблем генетики. [c.140]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология