Расшифровка генетической информации РНК и белок

Наука генетика. В настоящее время генетика представляет собой высокоразвитую науку. Она имеет мощную и глубоко разработанную теорию. Глубина теории определяется сложностью проблем, которые она в состоянии сформулировать, а оценить ее можно по трем характерным признакам широкому применению формализованных понятий, наличию представлений о механизмах и высокой способности объяснять различные явления. Основное представление генетики-это понятие о гене как единице хранения, передачи и реализации наследственной информации. Со времени пере-открытия законов Менделя в 1900 году началось изучение генетических механизмов. Оно привело к расшифровке генетического кода, описанию процессов транскрипции, трансляции и функционирования белков, кодируемых определенными генами. В настоящее время уточняется тонкая структура генов, активно проводятся исследования по регуляции активности генов в ходе развития и функционирования организмов. [c.10]

Расшифровка генетического кода открыла перед исследователями ряД новых интересных возможностей. Информация, получаемая при установлении первичной структуры генов, может с помощью генетического кода легко переводиться в информацию о структуре кодируемого белка. Это в ряде случаев весьма существенно, так как техника секвенирования ДНК на сегодняшний день существенно проще, чем для белков. Правда, для такого перевода необходимо решить несколько нетривиальных задач. Во-первых, нужно правильно разбить установленную нуклеотидную последовательность на кодоны. Во- торых, нужно найти положение кодона, соответствующего первой аминокислоте полипептидной цепи. [c.173]

И РНК требует десятков различных ферментов и специализированных белков, в то время как для создания не несущей информации макромолекулы, например гликогена, достаточно всего лишь нескольких ферментов. Далее мы рассмотрим механизм биосинтеза белка, самого сложного из известных биосинтетических процессов, в котором принимает участие больше 2СЮ различных ферментов и других специализированных макромолекул, необходимых для расшифровки и перевода символов генетического кода в трехмерную структуру белков. [c.851]

Расшифровка полной нуклеотидной последовательности РНК-хромосомы вируса R17 и аминокислотных последовательностей трех вирусных белков, кодируемых этой РНК, позволила получить важную дополнительную информацию о генетическом коде и о специфических сигналах инициации и терминации синтеза полипептидных цепей (гл. 29). [c.922]

Дальнейшее развитие биологии и медицины почти невозможно без применения методологических принципов современной биологической химии. Установление способов хранения и передачи генетической информации и принципов структурной организации белков и нуклеиновых кислот, расшифровка механизмов биосинтеза этих полимерных молекул, а также молекулярных механизмов трансформации энергии в живых системах, установление роли биомембран и субклеточных структур, несомненно, способствуют более глубокому проникновению в сокровенные тайны жизни и выяснению связи между структурой индивидуальных химических компонентов живой материи и их биологическими функциями. Овладение этими закономерностями и основополагающими принципами биологической химии не только способствует формированию у будущего врача диалектикоматериалистического понимания процессов жизни, но и дает ему новые, ранее недоступные возможности активного вмешательства в патологические процессы. Этими обстоятельствами диктуется необходимость изучения биологической химии студентами медицинских институтов. [c.9]

В последовательности ДНК—> РНК—> Белок недоставало сведений о том, каким образом происходят расшифровка наследственной информации и синтез специфических белков, определяющих широкое разнообразие признаков живых существ. В настоящее время выяснены основные процессы, посредством которых осуществляется передача наследственной информации репликация, т.е. синтез ДНК на матрице ДНК транскрипция, т.е. синтез РНК на матрице ДНК или перевод языка и типа строения ДНК на молекулу РНК (см. ранее), и трансляция—процесс, в котором генетическая информация, содержащаяся в молекуле мРНК, направляет синтез соответствующей аминокислотной последовательности в белке. Напомним, однако, что многие тонкие механизмы транскрипции и трансляции окончательно еще неясны. [c.511]

Само название нуклеиновые кислоты (от лат. nu leus — ядро) показывает, что открыты они были как составная часть клеточного ядра, в котором действительно присутствуют оба класса нуклеиновых кислот — ДНК и РНК. Основным местом локализации ДНК являются структуры клеточного ядра — хромосомы, в которых ДНК находится в виде комплексов с белками — дезоксирибонуклеотидов. ДНК ( 1% от общего количества) также обнаружена в митохондриях всех типов эукариотических клеток и в хлоропластах растительных клеток. В структуре ядерной ДНК заложена информация о видовых специфических признаках, которые определяют характер данной клетки и всего организма и передаются по наследству. В цитоплазме клеток имеются значительные количества РНК, участвующие в реализации генетической информации. Важными открытиями в изучении нуклеиновых кислот, удостоенными Нобелевской премии, явились установление пространственной структуры ДНК Дж. Уотсоном, Ф. Криком и М. Уилкинсом, ферментативный синтез в бесклеточной системе биологически активной ДНК, осуществленный А. Корн-бергом и С. Очоа, блестящие исследования М. Ниренберга, Р. Холи и X. Корана, послужившие предпосылкой для расшифровки генетического кода. [c.171]

На фоне растущих народонаселения на планете Земля и экологических бед место и роль рДНК-биотехнологии определяются потребностью людей в пищевых продуктах и, прежде всего, в белках, в различных лекарствах, в исправлении многочисленных наследственных заболеваний В общенаучном плане важными являются исследования а) процессов переноса генетической информации между видами и расшифровки механизмов функционирования клеток, [c.212]

Два больших открытия, сделанные в 1953 г., ознаменовали наступление новой эры в биохимии. В этом году Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик в Кембридже (Англия) создали модель структуры ДНК (двойную спираль) и высказали предположение о структурной основе точной репликации ДНК. В этом предположении, по существу (хотя и не в явной форме), была выражена идея о том, что последовательность нуклеотидных звеньев ДНК содержит в себе закодированную генетическую информацию. В том же году Фредерик Сэнгер, работавший в Кембридже в той же лаборатории, расшифровал последовательность аминокислот в полипептидных цепях гормона инсулина. Это достижение само по себе имело большое значение, так как в течение долгого времени считалось, что определение аминокислотной последовательности полипептида представляет собой совершенно безнадежную по трудности задачу. Но, кроме того, результаты, полученные Сэнгером, практически одновременно с появлением гипотезы Уотсона-Крика, тоже наводили на мысль о существовании какой-то связи между нуклеотидной последовательностью ДНК и аминокислотной последовательностью белков. В следующее десятилети Ь эта идея привела к расшифровке всех содержащихся в ДНК и РНК нуклеотидных кодовых слов, которые однозначно определяют аминокислотную последовательность белковых молекул. [c.146]

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]

Самое замечательное достижение в изучении нуклеиновых кислот — расшифровка генетического (наследственного) кода , при помощи которого в их молекулах записывается наследственная информация. Оказалось, что каждой из 20 а-аминокислот (с. 328), которая может быть включена в синтез белка, соответствует определенный код , или шифр , заключающийся в последовательности трех нуклеотидов (а всего их в ДНК или РНК встречается, как уже было указано, четыре). Например, отрезок полинуклеотидной цепи РНК, приведенный на с. 476, включает остатки нуклеозидов в последовательности аденозин—цитидин—гуанозин, т. е. содержит трехбуквенный (или тринуклеотидный) код АЦГ, определяющий включение в синтез белка аланина этой аминокислоте соответствуют еще два других кода цитидин—цитидин—гуанозин (ЦЦГ) и уридин—цитидин —гуанозин (УЦГ). Некоторым аминокислотам отвечает только один код, некоторым — два или четыре кода. [c.477]

Успехи биохимической науки в значительной мере определяют не только современный уровень развития медицины, но и ее дальнейший прогресс. В настоящее время одной из основных задач биохимии и молекулярной биологии становится решение проблемы исправления дефектов генетического аппарата. Радикальная терапия наследственных болезней, связанных с мутационными изменениями тех или иных генов, ответственных за синтез определенных белков и ферментов, в принципе возможна лишь путем трансплантации синтезированных in vitro или выделенных из живых организмов аналогичных здоровых генов. Весьма сложной, но заманчивой идеей является овладение механизмами регуляции считывания генетической информации, заложенной в полинуклеотидной последовательности ДНК, и расшифровки молекулярных механизмов дифференциации клеток. Проблема терапии ряда вирусных заболеваний, особенно лейкозов, вероятно, не будет решена до тех пор, пока не станет полностью ясен механизм взаимодействия вирусов (в частности, онкогенных) с инфицируемой клеткой. В этом направлении интенсивно ведутся работы во многих лабораториях мира. Выяснение картины жизни на молекулярном уровне не только позволит полностью понять происходящие в организме процессы, но и откроет новые возможности создания эффективных лекарственных средств предотвращения преждевременного старения, сердечно-сосудистых заболеваний, поиска способов продления жизни и др. Наряду с вышеперечисленными следует отметить и другие важные направления биохимии [c.22]

После того как генетический код был полностью расшифрован, были разработаны методы определения нуклеотидных последовательностей ДНК и РНК, которые позволили окончательно убедиться в правильности расшифровки и универсальности кода. Определение первичной структуры природных мРНК, например мРНК куриного овальбумина (рис. 11.18), показало, что аминокислотную последовательность белка можно прочитать непосредственно по соответствующей нуклеотидной последовательности с помощью таблицы генетического кода. При этом было установлено, что терминаторные кодоны, об определении структуры которых рассказывалось в предыдущем разделе, действительно выступают в роли сигналов терминации трансляции. Более того, удалось получить представление о некоторых достаточно неожиданных способах, с помощью которых может осуществляться зашифровка генетической информации, а также ее выражение в ходе транскрипции и трансляции. [c.83]

Поскольку одна и та же наследственная информация записана в нуклеиновых кислотах четырьмя знаками (азотистыми основаниями), а в белках — двадцатью знаками (аминокислотами), проблема генетического кода сводится к установлению соответствия между ними. Работа по расшифровке генетического кода потребовала приложения усилий ученых различных специальностей тенетиков, физиков, химиков, математиков. Особенно большую роль в решении этой проблемы сыграли исследования физика Г. Гамова и генетика Ф. Крика — одного из авторов модели строения молекулы ДНК. [c.151]

Форма, организация и функции клетки, т. е. ее жизнь, определяются ее белковым составом и активностью индивидуальных белков. Отсюда следует, что генетические инструкции должны содержать информацию, необходимую для точного синтеза набора белков, характерных для данной клетки. Эта информация закодирована в структуре очень больших молекул дезоксирибонуклеино-кислоты. При делении клетки необходимо точное воспроизведение этих молекул с последующим равным распределением информации между дочерними клетками. Эта информация должна-быть передана от ядра к белковым фабрикам — рибосомам. Изменения химической структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты выявляются в виде мутаций в последующих поколениях. Наибольший вклад в расшифровку механизмов наследственности внесли работы, проведенные на непатогенной кишечной бактерии Es heri hia oli и на бактериофагах (бактериальных вирусах) последние обладают лишь ограниченным количеством генетической информации, содержащейся в нуклеиновой кислоте, которая окружена специфической белковой оболочкой они способны к самовоспроизведению только путем использования синтетического аппарата жи- [c.17]

Эти опыты открыли возможность для экспериментальной расшифровки всего генетического кода, при помощи которого информация от РНК передается на синтезируемый белок. Последовательность нуклеотидов РНК реализуется в специфической последовательности аминокислот синтезируемой полипептидной цепи. Опыты М. Ниренберга свидетельствуют также о том, что не рибосома и не рибосомная рРНК являются матрицей, на которой синтезируются специфические белки, а эту роль выполняют поступающие извне матричные РНК. Итак, ДНК передает информацию на РНК, которая синтезируется в ядре и затем поступает в цитоплазму здесь РНК выполняет матричную функцию для синтеза специфической белковой молекулы. Матричная гипотеза белка, как и других полимерных молекул ДНК и РНК (см. ранее), в настоящее время получила подтверждение. Ее правомочность была доказана в экспериментах, которые обеспечивали точное воспроизведение первичной структуры полимерных молекул. Этот [c.519]

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]

С открытием генетической роли ДНК была заложена основа концепции о том, что наследуется геоетическая информация. Критическое значение при этом имеет тот факт, что структура ДНК не зависит от последовательности пар оснований. Таким образом, последовательность оснований в полинуклеотидной цепи имеет важное значение не для самой структуры ДНК, а постольку, поскольку она кодирует последовательность аминокислот в белке. Представление о том, что каждый белок состоит из постоянного числа определенных аминокислот, возникло в 50-х годах на основе работы Сэигера (Sanger) по расшифровке структуры инсулина. [c.55]

Благодаря знанию генетического кода мы имеем возможность определять участки нуклеотидных последовательностей, кодирующих потенциальные белки. Этот источник и сегодня, спустя 10 лет после расшифровки первого целого генома (бактериофаг ФХ174), дает нам основную информацию о функциональном строении нуклеотидной последовательности. В то же время, несмотря на то, что известны сотни последовательностей различных функциональных сигналов нуклеиновых кислот, наши представления о принципах их организаций весьма ограничены. Это обусловлено трудностями экспериментального исследования регуляторных участков и сложностью их строения. [c.4]

Многие успехи современной молекулярной биологии и селекции микроорганизмов основаны на применении индуцированного мутагенеза in vivo (см. гл. 2). Типичная схема опыта по получению мутантов бактерий и фагов заключается в обработке клеток мутагеном и скрининге среди потомков клеток с измененным фенотипом. Далее следует огромная работа, связанная с картированием мутаций, доказательством отсутствия других мутаций, влияющих на фенотип. Хотя метод этот чрезвычайно трудоемок, он обладает тем преимуществом, что не нуждается в предварительных гипотезах и знаниях относительно роли того или иного белка в проявлении данного фенотипа. Метод мутагенеза и ступенчатого отбора позволяет вести селекцию продуктивных штаммов микроорганизмов, недостаточно генетически изученных, и получать продуценты метаболитов, для которых не установлен путь биосинтеза. Велико значение индуцированного мутагенеза как поставщика новой информации для исследователей, занимающихся молекулярной биологией и биохимией. Расшифровка на молекулярном уровне новых мутантных фенотипов открывает возможности выяснения путей биосинтеза и ре-гуляции метаболизма нормальной клетки. [c.159]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология