Генетический код и его свойства. Активация аминокислот и трансляция, основные этапы и фазы.

Генетический код свойственный всем живым организмам способ кодирования последовательности аминокислотных остатков в составе белков при помощи последовательности нуклеотидов в составе нуклеиновой кислоты. Он позволяет шифровать аминокислоты, входящие в состав белков, с помощью определённой последовательности нуклеотидов в ДНК и мРНК. Для него характерны определённые свойства. Генетический код представлен определенными кодовыми словами, - кодонами. Кодон - триплет нуклеотидов, кодирующих определенную аминокислоту.

Свойства генетического кода 1. Триплетность каждой аминокислоте соответствует тройка нуклеотидов. Существуют 64 кодона. Из них 61 является смысловым и 3 – терминирующими (stop-кодонами). 2. Непрерывность между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно. 3. Неперекрываемость один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов. 4. Однозначность (специфичность) каждой аминокислоте соответствуют только определенные кодоны, которые не могут использоваться для другой аминокислоты. 5. Колинеарность - соответствие линейной последовательности кодонов мРНК и аминокислот в белке. 6. Однонаправленность - кодоны считываются в одном направлении - от первого нуклеотида к последующим. 7. Вырожденность (избыточность) одну аминокислоту может кодировать несколько триплетов (в среднем каждой аминокислоте соответствует около 3 кодонов);

8. Универсальность генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности от вирусов до. 9. Помехоустойчивость мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными. Так как одна и та же аминокислота может кодироваться разными триплетами, то некоторые замены в триплетах не приводят к замене кодируемой аминокислоты. Некоторые замены меняют аминокислоту на другую из того же класса, остальные замены меняют и класс аминокислоты. 10. Наличие межгенных знаков препинания - наличие среди триплетов инициирующих кодонов (с них начинается биосинтез белка), кодонов - терминаторов (обозначают конец биосинтеза белка); В конце каждого гена, кодирующего полипептид, находится, по меньшей мере, один из 3-х терминирующих кодонов, или стоп- сигналов: UAA, UAG, UGA. Они терминируют трансляцию.

Трансляция процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК), осуществляемый рибосомой. Трансляция

Этапы биосинтеза белка 1 этап – Этап активации аминокислот 2 этап – Инициация полипептидной цепи- узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза. 3 этап – Элонгация 4 этап – Терминация- узнавание терминирующего кодона (стоп-кодона) и отделение продукта.

1 этап – этап активации аминокислот. 1. Активация аминокислоты специфичным ферментом в присутствии АТФ с образованием аминоациладенилата. 2. Присоединение активированной аминокислоты к специфичной тРНК с высвобождением аденозинмонофосфата (АМФ). Этот процесс активизируется аминоцаил-т-РНК- синтетазами.

Во всех случаях на 2-ой стадии активированная аминокислота присоединяется к остатку адениловой кислоты, или адениловому нуклеотиду в триплете ЦЦА (ССА) на третьем конце молекулы т-РНК (3-Т-РНК). Молекулы т-РНК переводят информацию, заключенную в и-РНК на язык белка.

Аминоацил-тРНК располагает необходимым запасом энергии и имеет следующее строение:

2 этап – Инициация полипептидной цепи Стадии образования инициирующего комплекса: 1 стадия. 30S-рибосомная субчастица связывает фактор фактор инициации 3 (IF-3), который препятствует объединению 30S- и 50S-субчастиц. Затем к 30S-субчастице присоединяется мРНК так, что инициирующий кодон мРНК(5)AUG(3) связывается с определенным участком 30S-субчастицы. Инициирующий сигнал с 5-стороны от AUG указывает место, с которым надлежит связаться ф Мет-тРНК (fMet). Внутренние кодоны AUG специфичны по отношению к Мет-тРНК(Met) и не способны связывать ф Мет-тРНК.

2 стадия. Размер комплекса, состоящего из 30S-субчастицы, IF-3 и мРНК,увеличивается в результате соединения с IF-2, уже связанного с GTP и с инициирующей N- формилметионил-тРНК(fMet), которая попадает точно на инициирующий кодон.

3 стадия. Этот большой комплекс взаимодействует с 50S-рибосомной субчастицей; одновременно молекула GTP, связанная С IF-2, гидролизуется до GDP и фосфата, которые высвобождаются из комплекса. Факторы инициации IF-2 и IF-3 также покидают рибосому. Теперь мы имеем функционально активную 70S-рибосому, которая называется инициирующим комплексом; она содержит мРНК и инициирующую N-формилметионил-тРНК (fMet).

3 этап – Элонгация 1 стадия – образование аминоацил-т-РНК, которая является комплементарным кодон-антикодоновым взаимодействием, а также специфической связью между участками молекул т-РНК и р-РНК. 2 стадия - подготовка для вступления остатков аминокислот в реакцию образования пептидной связи.

3 стадия (транслокация) – это перемещение рибосомы вдоль и-РНК на один кодон. На образование одно пептидной связи затрачивается энергия гидролиза 2-х молекул ГТФ. A) Свободная т-РНК отделяется и уходит в цитоплазму. B) В дальнейшем аминоацильный участок вновь подготовлен для связывания очередной аминоацил-т-РНК, антикодон который комплементарен следующему кодону и-РНК – начинается новый цикл элонгации.

4 этап – Терминация. 1 ) Рост полипептидной цепи продолжается, пока один из 3-х терминирующих кодонов (УАА, УГА, УАГ) не поступит в рибосому. В этом случае кодон- антикодонового взаимодействия не происходит. 2) К терминирующему кодону присоединяется ответственный за терминацию фактор, в результате прекращается дальнейший рост белковой цепи. 3) Синтезируемый белок, и-РНК и т-РНК определяются от рибосомы. 4) И-РНК распадается до свободных рибонуклеидов, а т-РНК и рибосомы, распавшись на две субъединицы, участвуют в новых циклах трансляции.

Спасибо за внимание!