Реферат: Генетический код

Министерствообразования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайскийгосударственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Кафедра «Естествознанияи системного анализа»

Реферат по теме «Генетическийкод»

Барнаул 2007

Оглавление

1. Понятие генетического кода

2. Свойства генетического кода

3. Генетическая информация

4. Расшифровка генетического кода человека

Список литературы

1. Понятиегенетического кода

Генетическийкод — свойственная живым организмам единая система записи наследственной информации вмолекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Каждыйнуклеотид обозначается заглавной буквой, с которой начинается названиеазотистого основания, входящего в его состав: — А (A) аденин; — Г (G) гуанин; — Ц (C) цитозин; — Т (T) тимин (в ДНК) или У (U) урацил (в мРНК).

Реализация генетического кодав клетке происходит в два этапа: транскрипцию и трансляцию.

Первый из нихпротекает в ядре; он заключается в синтезе молекул и-РНК на соответствующихучастках ДНК. При этом последовательность нуклеотидов ДНК «переписывается»в нуклеотидную последовательность РНК. Второй этап протекает в цитоплазме, нарибосомах; при этом последовательность нуклеотидов и-РНК переводится впоследовательность аминокислот в белке: этот этап протекает при участиитранспортной РНК (т-РНК) и соответствующих ферментов.

 

2. Свойствагенетического кода

1.Триплетность

Каждаяаминокислота кодируется последовательностью из 3-х нуклеотидов.

Триплет иликодон — последовательность из трех нуклеотидов, кодирующая одну аминокислоту.

/>

Код не можетбыть моноплетным, поскольку 4 (число разных нуклеотидов в ДНК) меньше 20. Кодне может быть дуплетным, т.к. 16 (число сочетаний и перестановок из 4-хнуклеотидов по 2) меньше 20. Код может быть триплетным, т.к. 64 (числосочетаний и перестановок из 4-х по 3) больше 20.

2.Вырожденность.

Всеаминокислоты, за исключением метионина и триптофана, кодируются более чем однимтриплетом: 2 аминокислоты по 1 триплету = 2 9 аминокислот по 2 триплета = 18 1 аминокислота3 триплета = 3 5 аминокислот по 4 триплета = 20 3 аминокислоты по 6 триплетов =18 Всего 61 триплет кодирует 20 аминокислот.

3. Наличиемежгенных знаков препинания.

Ген- это участок ДНК, кодирующий однуполипептидную цепь или одну молекулу tРНК, rРНК или sРНК.

Гены tРНК,rРНК, sРНК белки не кодируют.

В концекаждого гена, кодирующего полипептид, находится, по меньшей мере, один из 3-хтерминирующих кодонов, или стоп-сигналов: UAA, UAG, UGA. Они терминируюттрансляцию.

Условно кзнакам препинания относится и кодон AUG — первый после лидернойпоследовательности. Он выполняет функцию заглавной буквы. В этой позиции онкодирует формилметионин (у прокариот).

4.Однозначность.

Каждыйтриплет кодирует лишь одну аминокислоту или является терминатором трансляции.

Исключениесоставляет кодон AUG. У прокариот в первой позиции (заглавная буква) онкодирует формилметионин, а в любой другой — метионин.

5.Компактность, или отсутствие внутригенных знаков препинания.

Внутри генакаждый нуклеотид входит в состав значащего кодона.

В 1961г.Сеймур Бензер и Френсис Крик экспериментально доказали триплетность кода и егокомпактость.

/>

Сутьэксперимента: "+" мутация — вставка одного нуклеотида. "-"мутация — выпадение одного нуклеотида. Одиночная "+" или"-" мутация в начале гена портит весь ген. Двойная "+" или"-" мутация тоже портит весь ген. Тройная "+" или"-" мутация в начале гена портит лишь его часть. Четверная"+" или "-" мутация опять портит весь ген.

Экспериментдоказывает, что кодтриплетен и внутри гена нет знаков препинания. Экспериментбыл проведен на двух рядом расположенных фаговых генах и показал, кроме того, наличие знаков препинания междугенами.

 

3. Генетическаяинформация

Генетическая информация — программасвойств организма, получаемая от предков и заложенная в наследственныхструктурах в виде генетического кода.

Предполагается,что />становление генетической информации шло по схеме:геохимические процессы — минералообразование — эволюционный катализ (/>автокатализ).

Возможно, что первыепримитивные гены представляли собой микрокристаллические кристаллы глины,причем каждый новый слой глины выстраивается в соответствии с особенностямистроения предыдущего, как бы получая от него информацию о строении.

Реализация генетической информациипроисходит в процессе синтеза белковых молекул с помощью трех РНК:информационной (иРНК), транспортной (тРНК) и рибосомальной (рРНК). Процесспередачи информации идет: — по каналу прямой связи: ДНК — РНК — белок; и — поканалу обратной связи: среда — белок — ДНК.

Живыеорганизмы способны получать, сохранять и передавать информацию. Причем живыморганизмам присуще стремление полученную информацию о себе и окружающем миреиспользовать максимально эффективно. Наследственная информация, заложенная вгенах и необходимая живому организму для существования, развития и размноженияпередается от каждого индивида его потомкам. Эта информация определяетнаправление развития организма, и в процессе взаимодействия его с />окружающей средой реакция на ее />индивида можетискажаться, обеспечивая тем самым эволюцию развития потомков. В процессеэволюции живого организма возникает и запоминается новая информация, в томчисле для него возрастает ценность информации.

В ходереализации наследственной информации в определенных условиях внешней средыформируется фенотип организмов данного биологического вида.

Генетическая информация определяетморфологическое строение, рост, развитие, обмен веществ, психический склад,предрасположенность к заболеваниям и генетические пороки организма.

Многиеученые, справедливо подчеркивая роль информации в становлении и эволюцииживого, отмечали это обстоятельство в качестве одного из главных критериевжизни. Так, />В.И. Карагодин считает: «Живое есть такаяформа существования информации и кодируемых ею структур, которая обеспечиваетвоспроизведение этой информации в подходящих условиях внешней среды».Связь информации с жизнью отмечает и />А.А. Ляпунов: «Жизнь- это высокоупорядоченное состояние вещества, использующее для выработкисохраняющихся реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул».Известный наш астрофизик />Н.С. Кардашев также подчеркиваетинформационную составляющую жизни: «Жизнь возникает благодаря возможностисинтеза особого рода молекул, способных запоминать и использовать вначале самуюпростую информацию об окружающей среде и собственной структуре, которую онииспользуют для самосохранения, для воспроизводства и, что для нас особенноважно, получения еще большего количества информации». На эту способностьживых организмов сохранять и передавать информацию обращает внимание в своейкниге «Физика бессмертия» эколог />Ф. Типлер: «Яопределяю жизнь как некую закодированную информацию, которая сохраняется />естественным отбором». Более того, он считает, если этотак, то система жизнь — информация является вечной, бесконечной и бессмертной.

Раскрытие />генетического кода и установление закономерностей />молекулярнойбиологии показали необходимость соединения современной />генетикии дарвиновской теории эволюции. Так родилась новая биологическая />парадигма- />синтетическая теория эволюции (СТЭ), которую можнорассматривать уже как неклассическую биологию.

Основные идеиэволюции Дарвина с его триадой — наследственностью, />изменчивостью,/>естественным отбором — в современном представлении эволюцииживого мира дополняются представлениями не просто естественного отбора, атакого отбора, который детерминирован генетически. Началом разработкисинтетической или общей эволюции можно считать работы />С.С. Четвериковапо />популяционной генетике, в которых было показано, чтоотбору подвергаются не отдельные признаки и особи, а генотип всей />популяции, но осуществляется он через фенотипические признакиотдельных особей. Это приводит к распространению полезных изменений во всейпопуляции. Таким образом, механизм эволюции реализуется как через случайныемутации на генетическом уровне, так и через наследование наиболее ценныхпризнаков (ценности информации!), определяющих />адаптациюмутационных признаков к окружающей среде, обеспечивая наиболее жизнеспособноепотомство.

Сезонныеизменения климата, различных природные или техногенные катастрофы с однойстороны, приводят к изменению частоты повторяемости генов в популяциях и, какследствие, к снижению наследственной изменчивости. Этот процесс иногда называют/>дрейфом генов. А с другой — к изменениям концентрацииразличных мутаций и уменьшению разнообразия генотипов, содержащихся впопуляции, что может привести к изменениям направленности и интенсивностидействия отбора.

/>/> 

4. Расшифровкагенетического кода человека

В мае 2006года учёные, работающие над расшифровкой генома человека, опубликовали полнуюгенетическую карту хромосомы 1, которая была последней из не полностьюсеквенсированной хромосомой человека.

Предварительнаягенетическая карта человека была опубликована в 2003 году, что ознаменовалоформальное завершение проекта Human Genome. В его рамках были секвенсированыфрагменты генома, содержащие 99% генов человека. Точность идентификации геновсоставила 99,99%. Однако на момент завершения проекта полностью секвенсированыбыли лишь четыре из 24 хромосом. Дело в том, что помимо генов хромосомысодержат фрагменты, не кодирующие никаких признаков и не участвующие в синтезебелков. Роль, которые эти фрагменты играют в жизни организма пока остаетсянеизвестной, но все больше исследователей склоняются к мнению, что их изучениетребует самого пристального внимания.

Завершающаячасть работы по секвенсированию генома человека заняла у учёных около трёх лет.Расшифровка хромосомы 1 потребовала наибольшего времени, поскольку этахромосома — самая длинная во всем геноме. Она в шесть раз длиннее самых короткиххромосом (21, 22 и Y). В ней находится около 8% генетического кода: 3141 ген и991 псевдоген, причем многие кодирующие последовательности перекрываются.Мутации и нарушения в хромосоме ответственны за возникновение более чем 350заболеваний, включая рак. Так что важность публикации полной карты этойхромосомы сложно переоценить.

Список литературы

1. Крик Ф. Структура ифункция клетки, пер. с англ. М.: 1964.

2. Ниренберг М. Структура ифункция клетки, пер. с англ. М.: 1964.

3. Хартман Ф., Саскайнд З.Действие гена, пер. с англ. М.: 1966.

4. Лобашев М. Е. Генетика Л.:1967.

5. Уотсон Дж. Молекулярнаябиология гена, пер. с англ. М.: 1967.

6. Сойфер В. Н.Молекулярные механизмы мутагенеза. М.: 1969.

7. Дубинин Н. П… Общаягенетика. М.: 1970.

8. Журнал Nature № 334. Картахромосомы. 2006./>