БИОЛОГИЯ · 11 КЛАСС
Проект «Педагагічная скарбонка»
Молекулы, наследственность и эволюция

§ 23. Генетический код

Генетический код устанавливает соответствие между кодонами мРНК и аминокислотами или сигналами завершения. Кодон состоит из трёх нуклеотидов, читаемых в определённом направлении.

Интерактивное исследование6 выводов2 интересных факта
23
Главный вопрос

Как последовательность из четырёх типов оснований задаёт двадцать типов аминокислот?

Биологическая лаборатория

Прочитайте короткую мРНК

Изменяйте параметры и наблюдайте модель. Пояснение раскрывает механизм каждого результата — правильный ответ заранее знать не нужно.

Исследуйте изменения и читайте объяснения. Учебные схемы и числовые модели упрощены.

Разбираемся в теме

Четыре смысловых раздела
01

Триплет как единица записи

Генетический код устанавливает соответствие между кодонами мРНК и аминокислотами или сигналами завершения. Кодон состоит из трёх нуклеотидов, читаемых в определённом направлении. Четыре возможных основания в трёх позициях дают 64 сочетания. В стандартном коде 61 кодон соответствует аминокислотам, а три являются стоп-сигналами. Таблицу читают по мРНК от 5′ к 3′, поэтому запись матричной ДНК сначала нужно корректно преобразовать.

Выделяем главное

Генетический код
Система соответствия кодонов мРНК аминокислотам и сигналам окончания синтеза
Кодон
Триплет нуклеотидов мРНК, читаемый при трансляции
Стоп-кодон
Кодон, обозначающий завершение синтеза полипептида
Выделяем главное
02

Однозначность и избыточность

Два свойства кода не противоречат друг другу
ВопросСвойствоПример
Сколько значений у кодона?ОднозначностьГЦУ задаёт аланин
Сколько кодонов у аминокислоты?ВырожденностьГЦУ и ГЦЦ задают аланин
Есть ли кодон без аминокислоты?Стоп-сигналУАА завершает синтез

Один кодон в стандартной системе задаёт одну аминокислоту или стоп-сигнал. Одна аминокислота при этом может кодироваться несколькими разными кодонами.

Первое свойство называют однозначностью, второе — вырожденностью или избыточностью. Они не противоречат друг другу, поскольку относятся к разным направлениям соответствия. Замена основания иногда сохраняет аминокислоту, но не всякая замена нейтральна: она может изменить продукт или регуляцию процесса.

Однозначность кода
Соответствие конкретного кодона одному определённому значению в данной системе
Вырожденность кода
Возможность кодирования одной аминокислоты несколькими кодонами
Синонимичная замена
Изменение кодона, при котором кодируемая аминокислота сохраняется
От схемы — к объяснению

Модель двойной спирали ДНК

Zephyris · CC BY-SA 3.0
Wikimedia Commons · источник

РНК: молекулярная структура

Vossman · CC BY-SA 3.0
Wikimedia Commons · источник

Рибосома — комплекс РНК и белков

Vossman · CC BY-SA 3.0
Wikimedia Commons · источник

03

Рамка определяет чтение

Рамка определяет смысл
ЧИТАЕМ БИОЛОГИЧЕСКУЮ ЗАПИСЬКак читать сведения
Исходная запись
АУГ | ГЦУ | УАА
Чтение
Метионин | Аланин | Стоп
Вставка одной буквы
Меняет последующее разбиение на тройки
Проверка
Сначала направление 5′ → 3′, затем рамка

Кодоны читаются последовательно в установленной рамке. Внутри обычного кодирующего участка соседние триплеты не перекрываются.

Если добавить или удалить число нуклеотидов, не кратное трём, разбиение последующей записи меняется. Стартовый кодон задаёт начало трансляции вместе с окружающими сигналами и механизмами распознавания. Само наличие триплета АУГ в произвольном месте ещё не доказывает, что там начинается отдельный белок.

Рамка считывания
Способ разбиения последовательности на последовательные триплеты
Старт-кодон
Кодон, участвующий в обозначении начала трансляции, обычно АУГ
Сдвиг рамки
Изменение разбиения на кодоны после вставки или удаления некратного трём числа нуклеотидов
От схемы — к объяснению
04

Общность и исключения

Генетический код почти универсален для клеточной жизни. Его глубокое сходство служит одним из свидетельств общего происхождения организмов.

Однако существуют исключения, например некоторые варианты митохондриального кода. Поэтому при точном анализе последовательности нужно знать, из какого организма и клеточного компартмента она получена. Универсальность не означает одинаковые белки у всех видов: различия задаются последовательностями и регуляцией генов.

Выделяем главное

Универсальность кода
Широкая общность соответствия кодонов и аминокислот у разных организмов
Кодирующая цепь
Цепь ДНК, последовательность которой соответствует РНК с заменой Т на У
Матричная цепь
Цепь ДНК, по которой синтезируется комплементарная РНК
Выделяем главное
Думаем как биологи

Разберите ситуацию

мРНК записана как 5′-АУГ-ГЦУ-УАА-3′. Сколько аминокислот задаёт этот короткий фрагмент до остановки?

Сверить рассуждение

Две: метионин и аланин. УАА является стоп-кодоном и не добавляет третью аминокислоту.

Собираем главное

Шесть опорных выводов

01

Генетический код устанавливает соответствие между кодонами мРНК и аминокислотами или сигналами завершения. Кодон состоит из трёх нуклеотидов, читаемых в определённом направлении.

02

Один кодон в стандартной системе задаёт одну аминокислоту или стоп-сигнал. Одна аминокислота при этом может кодироваться несколькими разными кодонами.

03

Кодоны читаются последовательно в установленной рамке. Внутри обычного кодирующего участка соседние триплеты не перекрываются.

04

Генетический код почти универсален для клеточной жизни. Его глубокое сходство служит одним из свидетельств общего происхождения организмов.

05

Код читают по направленной последовательности мРНК. Рамка и сигналы начала определяют разбиение на триплеты.

06

Избыточность не отменяет однозначности. Несколько кодонов могут задавать одну аминокислоту, но отдельный кодон имеет определённое значение.

Проверьте себя10 вопросов · проверяем понимание темы
1. Какое понятие соответствует описанию? «Система соответствия кодонов мРНК аминокислотам и сигналам окончания синтеза»
2. Какое понятие соответствует описанию? «Триплет нуклеотидов мРНК, читаемый при трансляции»
3. Какое понятие соответствует описанию? «Соответствие конкретного кодона одному определённому значению в данной системе»
4. Какое понятие соответствует описанию? «Возможность кодирования одной аминокислоты несколькими кодонами»
5. Какое понятие соответствует описанию? «Способ разбиения последовательности на последовательные триплеты»
6. Какое понятие соответствует описанию? «Кодон, участвующий в обозначении начала трансляции, обычно АУГ»
7. Какое понятие соответствует описанию? «Широкая общность соответствия кодонов и аминокислот у разных организмов»
8. Какое понятие соответствует описанию? «Цепь ДНК, последовательность которой соответствует РНК с заменой Т на У»
9. Какое понятие соответствует описанию? «Кодон, обозначающий завершение синтеза полипептида»
10. Какое понятие соответствует описанию? «Изменение разбиения на кодоны после вставки или удаления некратного трём числа нуклеотидов»

Источники и иллюстрации

Основа: предоставленный параграф учебника «Биология. 11 класс», § 23 «Генетический код», издательство «Народная асвета». Материал переработан в учебный конспект по структуре и терминологии курса. Подписи, авторы и лицензии изображений приведены рядом с ними.

Конспект, схемы и задания работают без подключения к сети. Для внешних изображений требуется интернет.

↑

Загрузка прогресса…