Генетический код — это последовательность оснований

Предположение об общей природе генетического кода возникло из самой структуры ДНК. И ДНК, и белки представляют собой линейные полимеры. Отсюда казалось вполне логичным предположить, что последовательность оснований в ДНК. кодирует последовательность аминокислот. Но в ДНК содержатся всего лишь четыре типа оснований, тогда как в белках (в момент их синтеза) встречается двадцать различных аминокислот. Следовательно, каждая аминокислота [c.192]

Генетическая информация закодирована в последовательности оснований, располагающихся вдоль цепи ДНК. При каждом делении клетки эта информация копируется и переносится в дочернюю клетку. Далее на основе этой информации в клетках осуществляется синтез соответствующих белков. Каждый ген в молекуле ДНК содержит инструкции , необходимые для синтеза одного белка. [c.539]

Фиг. 94. Гипотетическая последовательность оснований в ДНК, показывающая, что генетическая информация записана триплетами. При выпадении одного основания (вторая строка) считывание кода нарушается. Считывание кода может быть восстановлено, если где-то поблизости от выпавшего основания включится новое основание (третья строка). Информацию можно прочесть и в том случае, если включится целых три основания (нижняя строка).

Если одни гены избирательно инактивируются или попеременно включаются и выключаются, то другие в некоторых случаях необратимо утрачиваются в процессе клеточной дифференцировки. В хромосомах отдельных клеток во время митоза, по-видимому, имеет место генетическая рекомбинация. Был обнаружен кроссинговер между сестринскими хроматидами. Однако если при этом происходит обмен равными количествами генетического материала, то изменения генетики дочерних клеток не наступает. С другой стороны, если в одной молекуле ДНК оказываются две и более одинаковые последовательности оснований, то возможен неравный кроссинговер (гл. 16, разд. Ж, 3) с потерей генетического материала одной из дочерних клеток. По существу в этом может состоять предопределенная программа дифференциации для некоторых клеток. [c.363]

Вполне вероятно, что генетическая информация закодирована в виде определенной последовательности оснований в ДНК. Этот [c.487]

ЭТОМ образуются специфич. пары комплементарных оснований, имеющие почти одинаковые размеры. Поэтому двойная спираль имеет очень однородную регулярную структуру, мало зависящую от конкретной последовательности оснований-св-во очень важное для обеспечения универсальности механизмов репликации (самовоспроизведение ДНК или РНК), транскрипции (синтез РНК на ДНК-матрице) и трансляции (синтез белков на РНК-матрице). В каждом из этих т. н. матричных процессов К. играет определяющую роль. Напр., при трансляции важное значение имеет К. между тройкой оснований матричной РНК (т. и. кодоном, см. Генетический код] и тройкой оснований транспортной РНК (поставляют во время трансляции аминокислоты). К. определяет также вторичную структуру нуклеиновых к-т. Одноцепочечные РНК благодаря К. оснований, навиваясь Сами на себя, образуют относительно короткие двухспиральные области ( шпильки и петли ), соединенные одноцепочечными участками, К. в отдельных парах оснований ДНК может нарушаться из-за появления отклонений в их строении, к-рые могут возникать спонтанно или в результате действия разл. факторов (химических и физических). Следствием этих изменений м. б. мутации. [c.443]

ИЗ двух антипараллельных полинуклеотидных цепей. Наиболее важной особенностью предложенной структуры было спаривание оснований противоположных цепочек путем образования между ними водородных связей. Водородные связи (на рис. 2-21 они указаны пунктирными стрелками) могут образоваться лишь в том случае, если всюду вдоль структуры ДНК аденин образует пару с тимином (две водородные связи), а цитозин — с гуанином (три связи). Таким образом, последовательность нуклеотидов в одной цепи оказывается комплементарной, но не идентичной последовательности в другой цепи. Далее почти сразу же стало очевидно, что последовательность оснований в цепи ДНК содержит в себе закодированную генетическую информацию. Комплементарность двух цепей приводит к очень простому механизму репликации генов на протяжении всех клеточных делений. По этому механизму две цепи ДНК разделяются и вдоль каждой из них синтезируется новая комплементарная цепь, что дает в результате две молекулы ДНК, по одной на каждую из двух дочерних клеток. Принципиальную правильность этой схемы сейчас уже можно считать доказанной. [c.131]

Генетический код. Каждый ген представлен определенным участком молекулы ДНК. Специфическая информация, содержащаяся в гене, определяется последовательностью оснований в цепи ДНК. Алфавит , с помощью которого записана эта информация ДНК, включает четыре [c.435]

Последовательность аминокислот в любом белке определяется последовательностью оснований в определенных участках ДНК той клетки, в которой данный белок продуцируется. Эта информация передается от ДНК на белоксинтезирующий механизм в рибосомах с помощью информационной РНК. Однако в белках, как известно, обычно присутствует двадцать различных аминокислот, тогда как в нуклеиновых кислотах имеется только четыре основных типа нуклеотидов. С помощью генетического кода последовательность из 20 или более единиц одного типа зашифровывается последовательностью из четырех единиц другого типа (см. обзоры [53-63, 132, 177, 208]). [c.271]

Области перехода были бы еще более узкими, если бы ДНК была гомогенной. Но препараты ДНК органически не могут быть гомогенными, поскольку в клетке содержатся молекулы ДНК различного типа, различающиеся по меньшей мере последовательностью оснований. Такое разнообразие в генетическом материале, конечно, совершенно естественно. Чем сложнее организм, тем больше молекул ДНК он содержит и тем более гетерогенным оказывается ее состав. Например, в одном ядре клетки тимуса теленка содержится несколько тысяч молекул ДНК, а в бактериальных клетках — примерно в 1000 раз меньше. Соответственно ДНК тимуса теленка имеет более широкую область перехода, чем ДНК бактерий. Таким образом, если препараты белков довольно часто оказываются однородными, то при анализе физических свойств ДНК всегда необходимо помнить об органической гетерогенности ее состава. [c.321]

Как уже было сказано выше, носителем генетической информации является ДНК. Последовательность оснований в ДНК каким-то образом определяет последовательность аминокислотных остатков в белках. К задаче о кодировании двадцати различных аминокислот основаниями четырех типов можно подойти чисто формально, не рассматривая конкретных механизмов белкового синтеза. При таком подходе обычно рассматриваются трехбуквенные (триплетные) коды, поскольку дублетный код позволяет закодировать лишь 4-4=16 аминокислот. [c.375]

Такие методы, широко используемые в биохимических и генетических исследованиях, также позволяют получать олигонуклеотиды с заданной последовательностью оснований. Некоторые примеры приводятся ниже. [c.187]

Последовательность оснований вдоль цепи ДНК представляет собой закодированную информацию для построения белковых молекул. Молекулярная масса ДНК может достигать десятков и даже сотен миллионов, т. е. в макромолекулу может входить до миллиона нуклеотидов. Каждая тройка последовательно расположенных в цепи оснований является как бы буквой генетического кода, с помощью которого зашифрована информация. В молекуле ДНК — несколько сот тысяч таких букв эта молекула представляет собой как бы книгу примерно в сотню страниц. Общую же информацию, хранящуюся в ДНК каждой клетки человеческого организма (примерно 2 млрд. нуклеотидов), можно сравнить с огромной библиотекой в 2000 томов по 500 страниц в каждом. [c.396]

Генетический код -это последовательность оснований [c.166]

Рассмотрим теперь, каким образом молекула ДНК донора, поступившая из среды, включает свою нуклеотидную последовательность в клетку бактерии-реципиента. Мы не станем рассматривать здесь те молекулярные процессы, которые ответственны за это событие, так как мы еще не подготовлены к этому. Ограничимся лишь утверждением, что по своей природе это событие представляет собой случай генетической рекомбинации. Иными словами, экзогенной молекуле ДНК, несущей гены S или Sir " бактерии донора, удается найти гомологичную ей эндогенную молекулу ДНК, несущую R- или Str -гены в клетке реципиента. Согласно теории об информационной роли ДНК, рассмотренной в этой главе, гомологичность экзогенных S- или Str -генов донора соответствующим эндогенным R-или Str -генам реципиента представляет собой соответствие в последовательности нуклеотидов в каждой такой паре гомологичных молекул ДНК. Иными словами, последовательность оснований гомологичных молекул ДНК донора и реципиента совершенно одинакова, за исключением тех ограниченных участков, где мутация изменила последовательность оснований в одном из двух гомологов и, следовательно, индуцировала появление белка с измененной аминокислотной последовательностью. После того как экзогенная молекула ДНК нашла своего эндогенного гомолога, обе молекулы вовлекаются в процесс генетического обмена. Такой обмен приводит к интеграции экзогенной молекулы и исключению гомологичной эндогенной молекулы ДНК из набора генов бактерии-реципиента и, следовательно, к генетической трансформации этой бактерии R-формы в S-форму или из Str -типа в Str -тип. Включившись в генетические структуры бактерии-реципиента, экзогенная молекула ДНК реплицируется вместе со всеми другими молекулами трансформанта и, следовательно, передается всем потомкам бактериальной клетки, из которых она может быть впоследствии выделена для дальнейших трансформаций. [c.167]

Синтез (репликация) ДНК должен происходить таким образом, чтобы образовались две новые цепи двухтяжевой ДНК с той же самой последовательностью оснований, т. е. той же генетической информацией, что и родительская. Благодаря такому процессу из данной родительской клетки возникают две дочерние. Репликация становится возможной потому, что двухтяжевая родительская ДНК разделяется на отдельные нити, из которых каждая служит матрицей для синтеза новой спирали. Если бы две цепи были ковалентно связаны, энергия, необходимая для разделения цепей, была бы весьма значительной. Сохранение последовательности оснований в процессе репликации происходит благодаря высокой специфичности при образовании водородных связей между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями. Так что, например, аденин на одной цепи двойной спирали всегда будет находиться напротив и образовывать водородные связи с тимином во второй цепи. При разделении цепей аденин из одной цепи всегда будет взаимодействовать с тимином в процессе синтеза новой комплементарной цепи. Аналогичным образом тимин, который находился напротив аденина в родительской двойной спирали, после разделения цепей будет взаимодействовать в процессе синтеза новой комплементарной цепи с аденином. Следовательно, на каждой из разделенных цепей родительской двойной спирали, как на матрице, синтезируются две новые цепи двухспиральмой ДНК, обладающие совершенно одинаковой последовательностью оснований с родительской молекулой. Такой механизм синтеза ДНК называется полуконсервативным механизмом репликации, поскольку исходная двойная спираль наполовину сохраняется (рис. 3.9), т, е, каждая из двух образовавшихся двойных спиралей содержит одну цепь из родительской молекулы. [c.148]

Однако еще до появления жизни на Земле должен был происходить процесс саморепликации. Каким образом Разумно предположить, что фундаментальное значение для репликации нуклеиновых кислот и эволюции генетического кода имели специфические иуклео-нуклеиновые и пуклео-белковые взаимодействия [48]. Подобные процессы узнавания зависят от последовательности оснований и аминокислот. Согласно Мак-Элрою [49], такие взаимодействия, вероятно, играли ключевую роль при образовании белково-нуклеиновых комплексов и имели фундаментальное значение на ранних стадиях эволюции макромолекул. [c.185]

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД, способ. аписи информации о последовательности аминокислот в белках в виде последовательности оснований в нуклешюпой к-те. Осн. св-ва Г. к. тршигпюсть — каждая аминокислота определяется последовательностью трех основаннй (кодоном) вырожден-П0С11, — из 64 возможных кодонов 61 кодирует 20 аминокислот, так что каждой аминокислоте соответствует от 1 до 6 кодонов универсальность — единый код для всех организмов. Кодоны, кодирующие аминокислоты, можно определить из таблицы [c.125]

Генетический код, выраженный триплетными кодонами, может быть записан нуклеотидной последовательностью ДНК или мРНК. Поскольку большая часть экспериментальной работы была проделана с мРНК, кодоны для аминокислот даются в том виде, в каком они встречаются в этой нуклеиновой кислоте (табл. 27-4). Соответствующие им последовательности оснований в ДНК и транспортной РНК (тРНК) называются антикодонами . [c.485]

Транскрипция - синтез РНК на основе ДНК, другими словами - процесс переноса генетической информации от ДНК к РНК. Все виды РНК - мРНК, рРНК и тРНК синтезируются в соответствии с последовательностью оснований в ДНК, служащей матрицей. Транскрибируется одна цепь ДНК - главная (+), или цепь 5 —>3. [c.56]

Особым и весьма важным типом мРНК являются нуклеиновые кислоты таких вирусов, которые, будучи построены только из белка и РНК, используют рибонуклеиновую кислоту как свой генетический материал. Одноцепочечные вирусные РНК таких объектов, как бактериофаги М52, Н17, Г2 и вирус саркомы птиц, действительно выполняют одновременно как функции собственно мРНК, так и функции матрицы для репликации в процессе биосинтеза новых вирусов. Поскольку их относительно просто получить в чистом виде, именно они стали одним из первых объектов изучения последовательности оснований в РНК (см. гл. 22.4). [c.54]

К 1970 г. исследования так называемой системы рестрикции и модификации, которая существует в прокариотических клеткак и предохраняет от попадания внутрь клетки чужеродной генетической информации, приаели к выделению первого из ферментов, осуществляющих рестрикцию. Им оказалась эндонуклеаза, расщепляющая ДНК по определенной последовательности оснований. Затем было найдено около 400 подобных ферментов, способных узнавать свыше 90 различных последовательностей в ДНК. [c.297]

Решение научной проблемы (например, такой, как создание твердофазного метода для быстрого автоматического синтеза полипептидов) часто имеет большие практические и научные последствия. Например, несколько видоизмененная твердофазная методика уже сейчас применяется для синтеза полидезоксирибо-иуклеотидов с заданной последовательностью оснований. Значение этого трудно переоценить. Такие синтезы не только способствуют познанию основных генетических механизмов онг также показывают, что скоро станет возможным получение синтетических генов, которые можно будет использовать в качестве дополнения к естественному набору генов данного организма. И хотя сейчас это звучит как научная фантазия, научные применешш и социальные последствия такого синтеза являются предметом серьезного обсуждения среди биохимиков. [c.405]

Ферменты и прочие белки, участвующие в процессах репликации и транскрипции ДНК, относятся к числу самых замечательных из всех известных биологических катализаторов. Они способны создавать эти гигантские макромолекулы из мононуклеотидо в-предшествен-ников, используя энергию фосфатной группы, и с исключительной точностью осуществлять перенос генетической информации от матрицы к новосинтезируе-мой цепи. Кроме того, при работе этих ферментов должны рещаться сложные механические проблемы, поскольку, прежде чем в дело вступят реплицирующие ферменты, должно произойти расплетание родительской двухцепочечной ДНК так, чтобы ферменты могли получить доступ к информации, закодированной в последовательности оснований внутри двойной спирали. Более того, в эукариотических клетках система репликации тесно связана со сложной трехмерной организацией хроматина и нуклеосом. [c.894]

Существование зависимости между линейной структурой гена и белка было обнаружено в опытах Яновского [109—111, 123], показавшего, как можно проследить связь между последовательностью аминокислот в белке и последовательностью оснований в ДНК. Он использовал фермент триптофансинтетазу из Е. oli, чтобы сравнить пункт за пунктом генетическую карту с последовательностью аминокислот на соответствующем участке ферментного белка. В частности, он изучил два мутанта, утративших свою ферментативную активность, но способных вернуться к нормальному функционированию в результате следующей мутации. Например, у дикого штамма Е. oli в одном месте поли- [c.315]

К настоящему времени выяснено, что ДНК несет в себе тот генетический рецепт, на основе которого в ряде последовательных клеточных делений образуются идентичные клетки. В процессе воспроизведения ДНК воспроизводится информация, необходимая для синтеза специфических ферментов и других клеточных белков. Генетическая информация, содержащаяся в ДНК, заключена в последовательности четырех типов оснований (А, Т, Г, и Ц) вдоль фосфатноуглеводного остова (т. е. последовательности расположения четырех типов нуклеотидов, из которых построена ДНК). Таким образом, последовательность А—Г—Ц в каком-либо участке цепи несет иную информацию, чем последовательность Г—А—Ц. Последовательность оснований в ДНК может быть модифицирована химически путем обработки ДНК in vitro (вне клетки) или in vivo (внутри клетки) азотистой кислотой, под действием которой первичные аминогруппы аденина, цитозина и гуанина превращаются в группу ОН. Результатом этого оказывается изменение генетического кода, поскольку модифицированная таким образом ДНК вызывает мутации в организме, из которого она первоначально была получена. Резкие изменения могут произойти в тех случаях, когда ДНК бактериофага (который весь состоит из нити ДНК, заключенной в белковую оболочку) вводится в бактериальную клетку. Фаговая ДНК действует в качестве затравки и вызывает в бактериальной клетке синтез новой ДНК и белков по своему образцу , что в конце концов приводит к разрушению клетки, в которую внедрился бактериофаг, и выходу во внешнюю сферу новых фаговых частиц. [c.139]

В природе встречаются две высокомолекулярные нуклеиновые кислоты дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). ДНК находится преимущественно в хромосомах и представляет собой основной генетический материал клетки. Обычно в клетках содержится гетерогенный набор ДНК различных типов, 0тл1ичающихся последовательностью оснований. Гомогенную ДНК можио найти в бактериофаге. РНК служит посредником в передаче генетической информации от ДНК к белку при его синтезе. Больше всего ее в цитоплазме, особенно в рибосомах. Биологическая роль нуклеиновых кислот рассмотрена в последующих главах. В настоящей главе мы остановимся на элементах первичной структуры нуклеиновых кислот. [c.302]

Источник РНК, т. е. место, где происходит синтез РНК, еще не идентифицирован, но все имеющиеся данные показывают, что рибосомальная, матричная и транспортная РНК синтезируются с участием ДНК- Фермент РНК-полимераза, используя ДНК в качестве шаблона и четыре трифосфорибонуклеотида (АТФ, ГТФ, ЦТФ и УТФ) в качестве субстратов, ведет синтез полирибонуклеотидов, имеющих последовательность оснований, комплементарную последовательность шаблонной ДНК. Таким образом, генетическая информация передается по наследству в форме полидезоксирибонуклеотидов, а затем переписывается на полирибонуклеотиды, после чего переносится на полипептиды. [c.393]

Эти вопросы связаны главным образом со структурой РНК. Не менее важны и интересны детали структуры ДНК. Выяснение первичной структуры ДНК должно дополнить информацию, поступающую из опытов по генетическому картированию, и привести к лучшему пониматпо реальной физической структуры "записанных" генетических инструкций. Вне всякого сомнснпя, именно структурные исследования должны принести ответы на такие вопросы, как избыточность генетической информации, NjexaHH3M репликации ДНК и синтеза РНК. Другая важная область - это возможность исправления генетических дефектов при помощи молекулярно-биологических методов. Совершенно очевидно, что реальная работа в этом направлении невозможна без детальной информации о последовательности оснований в ДНК. Надо надеяться, что решения об использовании методов такого рода будут приниматься с учетом возможности далеко идущих последствий. [c.13]

Как клеточная, так и вирусная ДНК существуют в природе в виде длинных неразветвленных полинуклеотидных цепей дезоксинуклеозидных мономеров, связанных 3 , 5-фос-фодиэфирными связями. Хромосомная ДНК находится в клет ках всегда в виде двойной спирали, т.е. двух цепей, удерживаемых вместе водородными связями между комплементарными основаниями аденин тимин (А-Т ) и гуанин цитозин (G С ). Комплементарность, по-видимому, полная, так что любой последовательности оснований одной цепи точно соответствует последовательность другой цепи. Это, вероят но, справедливо в отношении не только хромосомной ДНК, но и ДНК других клеточных органелл, таких, как митохондрии, хлоропласты и центриоли. Эти цитоплазматические генетические детерминанты содержат двуспиральную ДНК, которая, по—видимому, функционирует, подобно хромосомной ДНК, но в значительной мере независимо от ядра. [c.32]

Генетический код задан последовательностью трех оснований (триплетом). Например, информация, записанная в последовательности оснований мРНК, гласит [c.154]

Примечание. Приведены кодоны, т. е. последовательности оснований, в мРНК, а не в ДНК. Генетический код ДНК содержит комплементарные основания, а У заменен в нем на Т. [c.169]

В настоящее время успехи молекулярной биологии достигли такого уровня, что становится возможным определять последовательности оснований для целых генов и для целых организмов. Первым организмом, полный генетический код которого удалось расшифровать, был один из вирусов — фаг фХ174. У этого фага всего 10 генов, а его полный генетический код состоит из 5386 оснований. Последовательность этих оснований установил Фред Сенджер — исследователь, впервые открывший последовательность аминокислот в одном из белков. За каждое из этих фундаментальных открытий он получил по Нобелевской премии. Теперь стало возможным синтезировать целые гены, что находит применение в генной инженерии. Следует ожидать, что в самом начале XXI в. станет возможным в [c.170]

ДНК человека содержит примерно 3000 млн. пар оснований и, согласно оценкам, 100 ООО генов, хотя в настоящее время эти оценки могут быть лишь весьма приблизительными. Проблема состоит в том, что большая часть ДНК (примерно 95%), по-видимому, лишена каких-либо явных функций, потому что она не участвует в кодировании. Иными словами, она не кодирует ни синтез белков, ни синтез РНК. Иногда ее называют бросовой ДНК , хотя предполагать отсутствие функции лишь на том основании, что эти функции неизвестны, неразумно. Возможно, что часть этой ДНК представляет собой бывшие гены, которые в настоящее время не служат никаким полезным целям. Другая часть может выполнять структурные функции, участвуя, например, в упаковке хромосом. Примерно 30—40% этой ДНК состоят из многократно повторяющихся коротких последовательностей оснований. К этой части ДНК относится сател-литная ДНК, роль которой в генетической дактилоскопии описана в разд. 25.7.12. Некоторые участки ДНК, называемые цитронами, рассматриваются ниже. [c.176]

После того, как в 1961 г. Жакоб и Моно предложили механизм, с помощью которого гены могут включаться и выключаться, были получены другие данные, позволившие прояснить различные аспекты этого механизма. На основе генетических данных было высказано предположение о существовании гена-промотора, расположенного рядом с геном-оператором и действующего между ним и геном-регулятором. Предполагается, что ген-промотор несет две функции. Во-первых, он служит местом, к которому присоединяется РНК-полимераза, прежде чем начать перемещаться вдоль ДНК в процессе транскрипции, т. е. в процессе синтеза мРНК на структурных генах. Это перемещение, конечно, зависит от того, находится ли ген-оператор в активном состоянии или нет. Во-вторых, последовательность оснований гена-промотора определяет, какая из цепей двойной спирали ДНК присоединяет к себе РНК-полимеразу, т. е. служит матрицей для транскрипции мРНК. [c.179]

И Крик Пришли К заключению, что спираль ДНК должна содержать две полинуклеотидные цепи, или два ряда, в каждом из которых на виток спирали приходится по десять нуклеотидов. Они исходили из того, что плотность цилиндра диаметром 20 и длиной 34 А была бы слишком низкой, если бы он содержал один ряд из десяти нуклеотидов, и слишком высокой, если бы в нем содержалось три или более рядов из десяти нуклеотидов каждый. Однако, прежде чем попытаться расположить эти две полинуклеотидные цепи в виде правильной спирали требуемых размеров, Уотсон и Крик ввели в свою модель другое ограничение, обусловленное тем, что ДНК является генетическим материалом. Если в ДНК содержится наследственная информация и если эта информация записана в виде специфической последовательности оснований вдоль полинуклеотидной цепи, тогда любая произвольная последовательность оснований вдоль полину-клеотидных цепей ДНК должна согласоваться с ее молекулярной структурой. В противном случае способность ДНК как носителя информации была бы слишком строго ограниченной. С этого времени Уотсон и Крик занялись проблемой построения правильной спирали, которая, будучи построенной из двух полинуклеотидных цепей, содержащих произвольную последовательность оснований каждые 3,4 А вдоль ее длины, имела бы тем не менее постоянный диаметр 20 А. Так как размеры пуринового кольца больше размеров пиримидинового кольца, Уотсон и Крик пришли к заключению, что двухцепочечная спираль могла бы иметь постоянный диаметр, если бы существовала комплементарная взаимосвязь между [c.174]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология