Karakteristik og undtagelser af genetisk kode - diskuteret!

Karakteristik og undtagelser af genetisk kode!

Der er en intim forbindelse mellem gener og syntese af polypeptider eller enzymer. Gen er sammensat af nukleotider arrangeret på en bestemt måde. I moderne terminologi refererer et gen til en cistron af DNA. En cistron er lavet af et stort antal nukleotider.

Arrangement af nukleotider eller deres nitrogenbaser er forbundet med syntesen af ​​proteiner ved at påvirke inkorporeringen af ​​aminosyrer i dem. Forholdet mellem sekvensen af ​​aminosyrer i et polypeptid og en nukleotidsekvens af DNA eller mRNA hedder genetisk kode.

DNA indeholder kun fire typer nitrogenbaser eller nukleotider, mens antallet af aminosyrer er 20. Det blev derfor hypotetiseret, at tripletkoden (bestående af tre tilstødende baser for en aminosyre) er operativ. De forskellige undersøgelser, der hjalp med at dechifrere tripletgenetiske koden, er som følger.

1. Crick et al (1961) observerede, at deletion eller tilsætning af et eller to basepar i DNA af T4 bakteriofag forstyrret normal DNA-funktion. Men da tre basepar blev tilføjet eller slettet, var forstyrrelsen mindst.

2. Nirenberg og Mathaei (1961) hævdede, at en enkelt kode (en aminosyre specificeret af en nitrogenbase) kun kan specificere 4 syrer (4 ¹ ), en dubletkode kun 16 (4 ² ), mens en tripletkode kan angive op til 64 aminosyrer (43). Da der er 20 aminosyrer, kan en tripletkode (tre nitrogenbaser for en aminosyre) være operativ.

3. Nirenberg (1961) fremstillede polymerer af de fire nukleotider UUUUUU ... (polyuridylsyre), CCCCCC ... (polycytidylsyre), AAAAAAA ... (polyadenylsyre) og GGGGGGG ... (polyguanylsyre). Han observerede, at poly-U stimulerede dannelsen af ​​polyphenylalanin, poly-C af polyprolin, mens poly-A hjalp til dannelse af polylysin. Imidlertid fungerede poly-G ikke (det dannede tredobbeltstrenget struktur, som ikke fungerer i oversættelse). Senere blev GGG fundet at kode for aminosyre glycin.

Bord. Tildeling af mRNA-codoner til aminosyrer.

4. Khorana (1964) syntetiserede copolymerer af nukleotider som UGUGUGUGUG og observerede, at de stimulerede dannelsen af ​​polypeptider, der skiftevis havde lignende aminosyrer som cystein-valin-cystein. Dette er kun muligt, hvis tre tilstødende nucleotider specificerer en aminosyre (f.eks. UGU) og andre tre den anden aminosyre (egGUG).

GUG UGU GUG UGU GUG

Val - Cys - Val - Cys - Val

5. Tripletkodonerne blev bekræftet ved in vivo codon-tildeling gennem (i) aminosyreudskiftningsstudier (ii) rammeskiftmutationer.

6. Langsomt blev alle kodoner udarbejdet nogle aminosyrer er specificeret af mere end et codon. Kodesprogene for DNA og mRNA er komplementære. De to kodoner for phenylalanin er således UUU og UUC i tilfælde af mRNA, mens de er AAA og A AG for DNA.

Egenskaber:

1. Tripletkode:

Tre tilstødende nitrogenbaser udgør en kodon, som specificerer placeringen af ​​en aminosyre i et polypeptid.

2. Start Signal:

Polypeptidsyntese signaleres af to initieringskodoner -AUG eller methioninkodon og GUG eller valinkodon.

3. Stop Signal:

Polypeptidkædeafslutning signaleres af tre termineringskodoner UAA (oker), UAG (rav) og UGA (opal). De angiver ikke nogen aminosyre og kaldes derfor også nonsenscodoner.

4. Universal kode:

Den genetiske kode er universel, dvs. en codon angiver den samme aminosyre fra en virus til et træ eller menneske. Således producerer mRNA fra chick-ovidukt, der introduceres i Escherichia coli, ovalbumen i bakterien, som er nøjagtigt den samme som en, der er dannet i chick.

5. Ikke-entydige kodoner:

Et kodon angiver kun en aminosyre og ikke nogen anden.

6. Relaterede kodoner:

Aminosyrer med lignende egenskaber har beslægtede codoner, fx aromatiske aminosyrer tryptophan (UGG), phenylalanin (UUC, UUU), tyrosin (UAC, UAU).

7. Forhold:

Den genetiske kode er kontinuerlig og har ikke pauser efter tripletterne. Hvis et nukleotid er slettet eller tilsat, vil hele den genetiske kode læses forskelligt. Et polypeptid med 50 aminosyrer skal således specificeres af en lineær sekvens på 150 nukleotider. Hvis et nukleotid tilsættes eller deleteres midt i denne sekvens, vil de første 25 aminosyrer af polypeptid være ens, men de næste 25 aminosyrer vil være helt forskellige.

8. Ikke-overlappende kode:

En nitrogenbase er en bestanddel af kun et codon.

9. Degeneracy af kode:

Da der er 64 tripletkodoner og kun 20 aminosyrer, skal indarbejdelse af nogle aminosyrer påvirkes af mere end et codon. Kun tryptofan (UGG) og methionin (AUG) er specificeret af enkeltkodoner.

Alle andre aminosyrer er specificeret af 2-6 kodoner. Sidstnævnte kaldes degenererede kodoner. I degenererede kodoner er de to første nitrogenbaser ens, mens den tredje er forskellig. Da den tredje nitrogenbase ikke har nogen effekt på kodning, kaldes det samme wobble position.

10. Colinearity:

Både polypeptid og DNA eller mRNA har et lineært arrangement af deres komponenter. Yderligere svarer sekvensen af ​​tripletnukleotidbaser i DNA eller mRNA til sekvensen af ​​aminosyrer i polypeptidet fremstillet under ledelse af den førstnævnte. Ændring i kodonsekvens frembringer også en lignende ændring i aminosyresekvens af polypeptid.

11. Cistron-Polypeptid Paritet:

Dele af DNA kaldet cistron (= gen) specificerer dannelsen af ​​et bestemt polypeptid. Det betyder, at det genetiske system skal have så mange cistrons (= gener) som de typer af polypeptider, der findes i organismerne.

Undtagelser:

1. Forskellige kodoner:

I Paramecium og nogle andre ciliater er termineringskodonerne UAA og UGA-kode for glutamin.

2. Overlappende gener:

ф xl74 har 5375 nukleotider, der koder for 10 proteiner, der kræver mere end 6000 baser. Tre af sine gener E, B og K overlapper andre gener. Nukleotidsekvensen ved begyndelsen af ​​E-genet er indeholdt i gen D. Ligeledes overlapper gen K med gener A og CA lignende tilstand findes i SV-40.

3. Mitokondrie gener:

AGG og AGA-kode for arginin, men fungere som stop signaler i human mitochondrion. UGA, en termineringskodon, svarer til tryptophan, mens AUA (codon for isoleucin) betegner methionin i humane mitokondrier.