Kenmerk en uitzonderingen op genetische code - besproken!

Kenmerk en uitzonderingen op genetische code!

Er is een intieme verbinding tussen genen en de synthese van polypeptiden of enzymen. Genen zijn opgebouwd uit nucleotiden die op een specifieke manier zijn gerangschikt. In moderne terminologie verwijst een gen naar een cistron van DNA. Een cistron is gemaakt van een groot aantal nucleotiden.

Opstelling van nucleotiden of hun stikstofbasen is verbonden met de synthese van eiwitten door de opname van aminozuren daarin te beïnvloeden. De relatie tussen de sequentie van aminozuren in een polypeptide en een nucleotidesequentie van DNA of mRNA wordt genetische code genoemd.

DNA bevat slechts vier soorten stikstofbasen of nucleotiden, terwijl het aantal aminozuren 20 is. Het was daarom de hypothese dat tripletcode (bestaande uit drie aangrenzende basen voor één aminozuur) werkzaam is. De verschillende onderzoeken die hebben geholpen bij het ontcijferen van de genetische code van de triplet zijn de volgende.

1. Crick et al. (1961) hebben waargenomen dat deletie of toevoeging van één of twee basenparen in DNA van T4-bacteriofaag het normale DNA-functioneren verstoorde. Wanneer echter drie basenparen werden toegevoegd of verwijderd, was de verstoring minimaal.

2. Nirenberg en Mathaei (1961) voerden aan dat een enkele code (één aminozuur gespecificeerd door één stikstofbasis) slechts 4 zuren (4 ¹ ), een doubletcode slechts 16 (4 ² ) kan specificeren, terwijl een tripletcode tot 64 kan specificeren aminozuren (4 ³ ). Omdat er 20 aminozuren zijn, kan een tripletcode (drie stikstofbasen voor één aminozuur) werkzaam zijn.

3. Nirenberg (1961) bereide polymeren van de vier nucleotiden UUUUUU ... (Polyuridylzuur), CCCCCC ... (polycytidylzuur), AAAAAAA ... (polyadenylzuur) en GGGGGGG ... (polyguanylzuur). Hij merkte op dat poly-U de vorming van polyfenylalanine, poly-C van polyproline stimuleerde, terwijl poly-A polylysine hielp vormen. PolyG functioneerde echter niet (het vormde een driestrengige structuur die niet functioneert bij de vertaling). Later bleek GGG te coderen voor aminozuur glycine.

Tafel. Toewijzing van mRNA-codons aan aminozuren.

4. Khorana (1964) gesynthetiseerde copolymeren van nucleotiden zoals UGUGUGUGUG en waargenomen dat ze de vorming van polypeptiden met alternerend vergelijkbare aminozuren als cysteïne-valine-cysteïne stimuleerden. Dit is alleen mogelijk als drie aangrenzende nucleotiden één aminozuur specificeren (bijv. UGU) en andere drie het tweede aminozuur (bijv. GUG).

GUG UGU GUG UGU GUG

Val - Cys - Val - Cys - Val

5. De tripletcodons werden bevestigd door in vivo codontoewijzing door (i) aminozuurvervangingsstudies (ii) frameverschuivingsmutaties.

6. Langzaam alle codons werden uitgewerkt, sommige aminozuren worden gespecificeerd door meer dan één codon. De codetalen van DNA en mRNA zijn complementair. Dus de twee codons voor fenylalanine zijn UUU en UUC in het geval van mRNA terwijl ze AAA en A AG voor DNA zijn.

Kenmerken:

1. Triplet-code:

Drie aangrenzende stikstofbasen vormen een codon dat de plaatsing van één aminozuur in een polypeptide specificeert.

2. Startsignaal:

Polypeptidesynthese wordt gesignaleerd door twee initiatiecodons - AUG- of methioninecodon en GUG- of valine-codon.

3. Stopsignaal:

Polypeptideketenafsluiting wordt gesignaleerd door drie terminatiecodons UAA (oker), UAG (barnsteen) en UGA (opaal). Ze specificeren geen enkel aminozuur en worden daarom ook onzincodons genoemd.

4. Universele code:

De genetische code is universeel toepasbaar, dwz een codon specificeert hetzelfde aminozuur van een virus naar een boom of een mens. Aldus produceert mRNA uit kuikenoviduct geïntroduceerd in Escherichia coli ovalbumen in de bacterie die exact gelijk is aan een gevormd in kuiken.

5. Niet-ambigue codons:

Eén codon specificeert slechts één aminozuur en niet een ander.

6. Gerelateerde codons:

Aminozuren met vergelijkbare eigenschappen hebben verwante codons, bijvoorbeeld aromatische aminozuren tryptofaan (UGG), fenylalanine (UUC, UUU), tyrosine (UAC, UAU).

7. Commaless:

De genetische code is continu en bezit geen pauzes na de triplets. Als een nucleotide wordt verwijderd of toegevoegd, leest de hele genetische code anders. Aldus zal een polypeptide met 50 aminozuren worden gespecificeerd door een lineaire sequentie van 150 nucleotiden. Als een nucleotide wordt toegevoegd of verwijderd in het midden van deze sequentie, zullen de eerste 25 aminozuren van polypeptide hetzelfde zijn, maar volgende 25 aminozuren zullen behoorlijk verschillend zijn.

8. Niet-overlappende code:

Een stikstofbasis is een bestanddeel van slechts één codon.

9. Degeneratie van code:

Omdat er 64 triplet-codons en slechts 20 aminozuren zijn, moet de opname van sommige aminozuren door meer dan één codon worden beïnvloed. Alleen tryptofaan (UGG) en methionine (AUG) worden gespecificeerd door afzonderlijke codons.

Alle andere aminozuren worden gespecificeerd door 2-6 codons. De laatste worden gedegenereerde codons genoemd. In gedegenereerde codons zijn de eerste twee stikstofbasen vergelijkbaar, terwijl de derde anders is. Omdat de derde stikstofbase geen effect heeft op de codering, wordt dezelfde wobbelpositie genoemd.

10. Colineariteit:

Zowel polypeptide als DNA of mRNA hebben een lineaire rangschikking van hun componenten. Verder komt de sequentie van triplet-nucleotidebasen in DNA of mRNA overeen met de sequentie van aminozuren in het polypeptide vervaardigd onder de begeleiding van de eerste. Verandering in codonsequentie produceert ook een vergelijkbare verandering in aminozuursequentie van polypeptide.

11. Cistron-polypeptide-pariteit:

Een deel van het DNA dat cistron (= gen) wordt genoemd, specificeert de vorming van een bepaald polypeptide. Het betekent dat het genetische systeem zoveel cistrons (= genen) zou moeten hebben als de soorten polypeptiden die in de organismen worden aangetroffen.

Uitzonderingen:

1. Verschillende codons:

In Paramecium en enkele andere ciliaten terminatiecodons UAA en UGA-code voor glutamine.

2. Overlappende genen:

ф xl74 heeft 5375 nucleotiden die coderen voor 10 eiwitten die meer dan 6000 basen nodig hebben. Drie van de genen E, B en K overlappen andere genen. Nucleotidesequentie aan het begin van E-gen is vervat in gen D. Evenzo wordt gen K overlapt met genen A en CA wordt vergelijkbare toestand gevonden in SV-40.

3. Mitochondriale genen:

AGG en AGA-code voor arginine maar functioneren als stopsignalen in menselijk mitochondrion. UGA, een terminatiecodon, komt overeen met tryptofaan, terwijl AUA (codon voor isoleucine) methionine in menselijke mitochondriën aangeeft.