Генетический код

Слайд 5

Свойства генетического кода:
-триплетность- одну аминокислоту кодируют три рядом расположенных нуклеотида
-неперекрываемость

– каждый нуклеотид входит в состав только одного кодона;
- вырожденность- один смысловой элемент (аминокислота) шифруется несколькими кодонами
-специфичность – каждый отдельный кодон кодирует только один аминокислотный остаток в молекуле полипептида;
-непрерывность – каждый нуклеотид принадлежит какому либо триплету, т.е. между кодонами в иРНК нет нуклеотидов, не входящих в последовательность кодонов данного гена;
-коллинеарность – кодоны нуклеиновых кислот и соответствующие им аминокислоты полипептидов расположены в одинаковом линейном порядке;
-однонаправленность- считывание кода начинается с определяемой кодоном – инициатором точки и идет в одном направлении в пределах данного гена - от 5`- к 3` -концу.
-универсальность – генетический код одинаков для всех организмов.

Слайд 6

антикодон
антикодон
антикодон
Участок, связывающий аминокислоту
Строение тРНК
Участок, связывающий аминокислоту

Слайд 7

Растущая полипептидная цепь
Большая субъединица
Малая субъединица
Строение рибосомы

Слайд 8

А-участок или аминоацильный участок
Большая субъединица
Малая субъединица
П- участок или пептидильный участок
иРНК связывающий
участок
Освобождающий

участок

Строение рибосомы

Слайд 9

аминоацил-т.-РНК синтетаза
активированная
аминокислота
аминокислота
Стадия активации: синтез аминоацил- тРНК

Слайд 10

Участок рибосомы, связывающий м РНК
Малая субъединица
Большая субъединица
Инициация трансляции

Инициаторная тРНК

Слайд 11

На стадии элонгация происходит удлинение полипептидной цепочки путем последовательного присоединения к

ней новых аминокислотных остатков в соответствии с комплементарностью кодонов иРНК и антикодонов соответствующих аминоацил–тРНК

Слайд 12

Трансляция : стадия элонгации
Аминокислоты в растущей полипептидной цепочке соединяются между

собой в том порядке, в котором расположены шифрующие их кодоны в молекуле иРНК.

Полипептидная цепочка

Связывание аминоацил - т РНК с кодоном А участка

Образование пептидной связи между аминогруппой новой аминокислоты и карбоксильной группой аминокислоты растущей полипептидной цепи.

Транслокация тРНК, несущей полипепетидную цепочку, из А участка в П-участок с одновремнным выходом тРНК, расположенной в П участке из рибосомы.

Рибосома готова принимать новую аминоацил-тРНК

Аминокислота

Слайд 13

Терминация – конечная стадия трансляции. Ее начало совпадает с поступлением в

А-участок рибосомы одного из трех стоп кодонов ( УАА,УАГ,УГА каждый из которых не имеет комплементарных ему антикодонов т-РНК а служит лишь сигналом для прекращения трансляции, связывая особый белковый фактор освобождения. В результате синтезированная полипептидная цепь отделяется от тРНК, а сама рибосома распадается. Образующиеся при этом продукты: иРНК, тРНК, малая и большая субъединицы рибосомы, а также белковый фактор освобождения могут повторно включаться в новые циклы биосинтеза белков

Слайд 14

Фактор освобождения
Начальный этап стадии терминации

Слайд 15

Фактор освобождения гидролизует связь между тРНК и аминокислотой полипептидной цепочки. В

результате полипептид освобождается от тРНК и обе молекулы покидают рибосому.

Свободный полипептид

Слайд 16

Малая и большая субъединицы рибосомы диссоциируют и все компоненты ансамбля могутт

повторно включаться в новые циклы биосинтеза белков

Большая субъединица рибосомы

Малая субъединица рибосомы

мРНК

Фактор освобождения

Слайд 17

Все соматические клетки тела многоклеточного организма несут один и тот

же набор генетической информации. Несмотря на это, они значительно отличаются по форме и выполняемым функциям. Указанные различия обусловливаются избирательной активностью разных групп генов в разных клетках. При этом набор активно функционирующих генов зависит от тканевой принадлежности клетки, периода ее жизненного цикла и других факторов. Благодаря регуляции активности генов, обеспечивается также координация сложных биохимических реакций, протекающих в клетке, с постоянно изменяющимися условиями окружающей среды.

Слайд 18

Б
Принципиальная схема регуляции метаболизма
А - регуляция посредством включения и

выключения генов;
Б- Регуляция посредством изменения активности ферментов

Предшественник

Слайд 19

Основным механизмом регуляции активности генов у про- и эукариот

служит запрещение или наоборот стимуляция соединения РНК-полимеразы с промоторной областью гена.

Слайд 20

В
Trp - оперон
Гены оперона
Промотор Оператор
РНК- полимераза
Ген регулятор
мРНК

Схема строения оперона прокариот

Слайд 21

В механизме регуляции активности генов большую роль играют особые гены-регуляторы, контролирующие

синтез регуляторных белков.
Регуляторные белки, соединяясь с определенными последовательностями ДНК-операторами, способны «включать» или «выключать» транскрипцию регулируемых структурных генов.

Слайд 22

Белки-репрессоры, присоединяясь к оператору, занимающему либо часть промотора, либо расположенному между

ним и структурной частью гена, препятствуют соединению РНК-полимеразы с промотором и снижают уровень транскрипции. В этом случае осуществляется негативный контроль экспрессии гена со стороны гена-регулятора.
Белки-активаторы, или апоиндукторы облегчают связывание РНК-полимеразы с промотором и стимулируют транскрипцию. Регуляция действия генов с помощью белков-активаторов называется позитивной регуляцией

Слайд 23

К негенетическим факторам регуляции экспрессии генов, или эффекторам относятся вещества небелковой

природы, которые, взаимодействуя с регуляторными белками, изменяют их биологическую активность. Различают два вида эффекторов: индукторы, «включающие» транскрипцию, и корепрессоры, «выключающие » ее.

Слайд 24

У кишечной палочки имеется регуляторный механизм, подавляющий активность генов, если их

продукты становятся ненужными клетке.

Слайд 25

Полипептиды, необходимые для синтеза триптофана
а)Триптофана нет, репрессор неактивен, оперон «включен»
Белок
Триптофан корепрессор
РНК
Активный

репрессор

ДНК

б)Триптофан имеется, репрессор активен, оперон «выключен»

Триптофановый оперон

Промотор Оператор Гены оперона

Нективный репрессор

ДНК

РНК

Белок

Функционирование триптофанового оперона кишечной палочки

Слайд 26

Функционирование лактозного оперона кишечной палочки

Слайд 27

Слайд 28

Отличительная особенность регуляции экспрессии генов у экариот связана с образованием стойкого

комплекса ДНК с белками –хроматина. В связи с этим для осуществления транскрипции эукариотических генов необходима предварительная декомпактизация хроматина, в реализации которой большую роль играют гистоны.
Принципиально новые возможности регуляции активности генов у эукариот связаны также с наличием у них ядра, обеспечивающего разделение во времени и пространстве процессов транскрипции и трансляции. Поэтому регуляция активности генов у эукариот, в отличие от прокариот, осуществляется не только на стадии транскрипции , но и на других этапах реализации наследственной информации: транскрипции, трансляции и посттрансляционных преобразований белков.
У эукариот активность каждого структурного гена контролируется многими генами-регуляторами, а эффекторами часто служат гормоны.

Слайд 29

Регуляция активности генов эукариот осуществляется на всех этапах реализации генетической

информации:
Декомпактизации ДНК ( ацетилирование гистоновых белков, метилирование )
Транскрипции
РНК –процессинга ( альтернативный сплайсинг)
Транспорта зрелой РНК из ядра в цитоплазму
Разрушения мРНК в цитоплазме
Трансляции
Пострансляционных изменений белков ( химическая модификация и разрушение функционально активного полипептида)

Слайд 30

ДНК
Нуклеосома
Декомпактизация ДНК

Слайд 31

Ген
Копии гена
Амплификация гена

Слайд 32

Ген Ген
Ретротранспозон
Генные перестановки

Слайд 33

Слайд 34

Слайд 35

Альтернативный сплайсинг. Схема транскрипции с разных промоторов гена, кодирующего фермент глюкуронозилтрансферазу

Слайд 36

Регуляция активности генов в ходе процессинга
мРНК
мРНК

Слайд 37

Альтернативный сплайсинг. Схема транскрипции гена кальцитонина

Слайд 38

Ядерная мембрана
Регуляция активности генов в процессе транспорта мРНК из ядра

в цитоплазму

Слайд 39

Ферментативное расщепление мРНК
мРНК
мРНК
фермент
Стоп кодон

Слайд 40

Регуляторный белок

Слайд 41

Регуляторный белок
Регуляция активности генов в трансляции

Слайд 42

Химическая модификация белков
Фермент

Слайд 43

Убиквитин
Протеосома
Протеолитическая деградация белка

Слайд 44

Генетический код

Содержание

В лекции рассматриваются следующие вопросы:Генетический код и его свойстваТрансляция 3.