Генетический код

имени академика Е.Н.Павловского
ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ

свойства
Трансляция
3. Регуляция активности у прокариот
4. Регуляция активности генов у

эукариот

о последовательности аминокислот в полипептиде в виде последовательности нуклеотидов в

молекуле иРНК. Генетический код триплетен. Триплет включает три рядом расположенных нуклеотида, кодирующих те или иные аминокислоты и знаки пунктуации в процесса белкового синтеза. Триплеты в молекуле иРНК называют кодонами, а коплементарные им триплеты в молекуле тРНК, антикодонами.

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.

связывающий
участок
Освобождающий участок

Строение рибосомы

аминокислота
аминокислота
Стадия активации: синтез аминоацил- тРНК

субъединица
Большая субъединица

Инициация трансляции

Инициаторная тРНК

элонгация происходит удлинение полипептидной цепочки путем последовательного присоединения к ней

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

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

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

В результате полипептид освобождается от тРНК и обе молекулы покидают

рибосому.

Свободный полипептид

могутт повторно включаться в новые циклы биосинтеза белков
Большая субъединица

рибосомы

Малая субъединица рибосомы

мРНК

Фактор освобождения

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.

регуляция посредством включения и выключения генов;
Б- Регуляция посредством изменения активности

ферментов

А

Предшественник

генов у про- и эукариот служит запрещение или наоборот стимуляция

соединения РНК-полимеразы с промоторной областью гена.

регулятор
мРНК
Схема строения оперона

прокариот

контролирующие синтез регуляторных белков.
Регуляторные белки, соединяясь с определенными

последовательностями ДНК-операторами, способны «включать» или «выключать» транскрипцию регулируемых структурных генов.

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

вещества небелковой природы, которые, взаимодействуя с регуляторными белками, изменяют их

биологическую активность. Различают два вида эффекторов: индукторы, «включающие» транскрипцию, и корепрессоры, «выключающие » ее.

их продукты становятся ненужными клетке.

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

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.

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)

глюкуронозилтрансферазу

мРНК из ядра в цитоплазму