1) semua organisme hidup terdiri dari asam nukleat dan protein
2) hukum-hukum kode tersebut berlaku bagi semua kelompok makhluk hidup
3) satu asam amino dapat dikodekan oleh beberapa kembar tiga
4) nukleotida yang sama tidak dapat menjadi bagian dari beberapa kembar tiga secara bersamaan
2. Sebutkan tingkat-tingkat pengorganisasian kehidupan dari organisme ke atas.
3. Metode dasar pembelajaran biologi?
4. Sebutkan unsur-unsur golongan pertama dan kedua.
5. Sebutkan fungsi air dalam sel.
6. Tuliskan contoh sistem buffer.
7. Karbohidrat dibagi menjadi kelompok apa?
8. Tuliskan rumus pentosa yang paling penting.
9. Zat apa saja yang termasuk polisakarida?
10. Apa monomer glikogen dan serat?
11. Apa fungsi karbohidrat?
12. Apa itu lemak?
13. Lipid apa saja yang termasuk dalam membran?
14. Sebutkan vitamin yang larut dalam lemak.
15. Daftar 5 fungsi penting gemuk
16. Tuliskan rumus umum asam amino.
17. Tuliskan rumus struktur dipeptida.
18. Apa nama ikatan dua asam amino?
19. Asam amino apa yang disebut esensial? Ada berapa banyak?
20. Protein apa yang disebut lengkap?
21. Apa struktur utama protein?
22. Apa struktur sekunder suatu protein?
23. Ikatan apa yang menyatukan struktur tersier protein?
24. Berapa banyak energi yang dilepaskan selama pemecahan 1 g protein, karbohidrat, lipid?
25. Sebutkan fungsi protein.
26. Apa itu sifat dasar enzim?
27. Residu zat apa yang terdiri dari nukleotida DNA?
28. Tuliskan rumus struktur nukleotida DNA.
29. Basa nitrogen apa yang merupakan bagian dari nukleotida DNA?
30. Basa nitrogen purin apa yang merupakan bagian dari molekul DNA?
31. Bagaimana nukleotida DNA dihubungkan menjadi satu rantai?
32. Berapa ikatan hidrogen antara basa nitrogen komplementer?
33. Apa yang dimaksud dengan “prinsip saling melengkapi”?
34. Fungsi apa yang dilakukan DNA?
35. Tuliskan rumus struktur nukleotida RNA.
Ada dua pilihan 3) apa yang dimaksud dengan istilah persilangan “monohibrid”: distribusi independen gen, dominasi salah satu sifat, persilangan pasangan induk yang berbeda dalam satu sifat 4) menunjukkan genotipe individu homozigot dalam dua jalur dominan: AaBB, AaBB, AABB 5) apa yang dipelajari genetika: pola dasar pewarisan, pola reproduksi, sifat dasar organisme 6) menunjukkan genotipe individu diheterozigot: Aa, AA, AaBb, AABb 7) individu mana yang disebut hibrida: organisme yang diperoleh dari persilangan individu yang berbeda dalam banyak kecenderungan turun-temurun. individu-individu yang berbeda satu sama lain 8) sifat mana yang dominan jika keturunan persilangan sapi jantan tak bertanduk (homozigot) dengan sapi bertanduk (homozigot) ternyata tidak bertanduk: alel bertanduk mendominasi, muncul alel dominan, terjadi persilangan dihibrid 9 ) gen mana yang bisa disebut alelik: semua gen alelik. hanya gen-gen yang mengontrol perkembangan satu sifat. gen yang ditemukan di kromosom homolog dan terletak saling berhadapan. gen yang terkait. gen yang terletak pada kromosom non-homolog berbeda 10) yang mempengaruhi pembentukan fenotip: tidak mempengaruhi apapun. dipengaruhi oleh genotip organisme tersebut. dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. mempengaruhi interaksi gen. 11) apa pentingnya metode analisis perkawinan silang analisis genetik dalam seleksi: tidak masalah. berperan dalam evolusi. membantu mengidentifikasi lorong-lorong resesif. membantu mengidentifikasi gang-gang yang dominan. membantu menentukan gamet dari bentuk yang dianalisis
Sebelumnya telah kami tekankan bahwa nukleotida memiliki ciri penting bagi pembentukan kehidupan di Bumi - dengan adanya satu rantai polinukleotida dalam suatu larutan, proses pembentukan rantai kedua (paralel) terjadi secara spontan berdasarkan ikatan komplementer dari nukleotida terkait. . Jumlah nukleotida yang sama pada kedua rantai dan afinitas kimianya merupakan kondisi yang sangat diperlukan untuk pelaksanaan jenis reaksi ini. Namun, selama sintesis protein, ketika informasi dari mRNA dimasukkan ke dalam struktur protein, prinsip saling melengkapi tidak dapat diabaikan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa dalam mRNA dan protein yang disintesis tidak hanya jumlah monomer yang berbeda, tetapi juga, yang paling penting, tidak ada kesamaan struktural di antara keduanya (nukleotida di satu sisi, asam amino di sisi lain. ). Jelas bahwa dalam hal ini ada kebutuhan untuk menciptakan prinsip baru untuk menerjemahkan informasi secara akurat dari polinukleotida ke dalam struktur polipeptida. Dalam evolusi, prinsip seperti itu diciptakan dan didasarkan pada kode genetik.
Kode genetik adalah suatu sistem untuk mencatat informasi herediter dalam molekul asam nukleat, berdasarkan pergantian urutan nukleotida tertentu dalam DNA atau RNA, membentuk kodon yang sesuai dengan asam amino dalam suatu protein.
Kode genetik memiliki beberapa sifat.
Tripletitas.
Degenerasi atau redundansi.
Ketidakjelasan.
Polaritas.
Tidak tumpang tindih.
Kekompakan.
Keserbagunaan.
Perlu dicatat bahwa beberapa penulis juga mengusulkan properti lain dari kode yang terkait dengan fitur kimia termasuk dalam kode nukleotida atau dengan frekuensi kemunculan asam amino individu dalam protein tubuh, dll. Namun, properti ini mengikuti properti yang tercantum di atas, jadi kami akan mempertimbangkannya di sana.
A. Tripletitas. Kode genetik, seperti banyak sistem yang terorganisir secara kompleks, memiliki unit struktural dan fungsional terkecil. Triplet adalah unit struktural terkecil dari kode genetik. Ini terdiri dari tiga nukleotida. Kodon adalah unit fungsional terkecil dari kode genetik. Biasanya, kembar tiga mRNA disebut kodon. Dalam kode genetik, kodon menjalankan beberapa fungsi. Pertama, fungsi utamanya adalah mengkodekan satu asam amino. Kedua, kodon mungkin tidak mengkode asam amino, tetapi dalam hal ini kodon menjalankan fungsi lain (lihat di bawah). Dilihat dari definisinya, triplet merupakan suatu konsep yang menjadi ciri dasar unit struktural kode genetik (tiga nukleotida). Kodon – mencirikan unit semantik dasar genom - tiga nukleotida menentukan perlekatan satu asam amino ke rantai polipeptida.
Unit struktural dasar pertama kali diuraikan secara teoritis, dan kemudian keberadaannya dikonfirmasi secara eksperimental. Memang, 20 asam amino tidak dapat dikodekan dengan satu atau dua nukleotida karena hanya ada 4 varian yang terakhir. Tiga dari empat nukleotida memberikan 4 3 = 64 varian, yang lebih dari mencakup jumlah asam amino yang tersedia dalam organisme hidup (lihat Tabel 1).
64 kombinasi nukleotida yang disajikan dalam tabel memiliki dua ciri. Pertama, dari 64 varian triplet, hanya 61 yang merupakan kodon dan mengkode asam amino apa pun, yang disebut kodon rasa. Tiga kembar tiga tidak dikodekan
Tabel 1.
Kodon Messenger RNA dan asam amino yang sesuai
|
YAYASAN KODONOV |
|||||
|
Omong kosong |
Omong kosong |
||||
|
Omong kosong | |||||
|
Met |
|||||
|
Batang |
|||||
asam amino a adalah sinyal berhenti yang menunjukkan akhir translasi. Ada tiga kembar tiga seperti itu - UAA, UAG, UGA, mereka juga disebut “tidak berarti” (kodon omong kosong). Sebagai akibat dari mutasi, yang berhubungan dengan penggantian satu nukleotida dalam triplet dengan yang lain, kodon yang tidak berarti dapat muncul dari kodon indera. Jenis mutasi ini disebut mutasi yang tidak masuk akal. Jika sinyal berhenti seperti itu terbentuk di dalam gen (di bagian informasinya), maka selama sintesis protein di tempat ini prosesnya akan terus-menerus terganggu - hanya bagian pertama (sebelum sinyal berhenti) dari protein yang akan disintesis. Seseorang dengan patologi ini akan mengalami kekurangan protein dan mengalami gejala yang berhubungan dengan kekurangan ini. Misalnya, mutasi semacam ini diidentifikasi pada gen yang mengkode rantai beta hemoglobin. Rantai hemoglobin tidak aktif yang diperpendek disintesis, yang dengan cepat dihancurkan. Akibatnya, molekul hemoglobin tanpa rantai beta terbentuk. Jelas bahwa molekul seperti itu tidak mungkin memenuhi tugasnya sepenuhnya. Terjadi penyakit parah yang berkembang sebagai anemia hemolitik (thalassemia beta-zero, dari kata Yunani"Talasa" - Laut Mediterania, tempat penyakit ini pertama kali ditemukan).
Mekanisme kerja kodon stop berbeda dengan mekanisme kerja kodon indra. Hal ini mengikuti fakta bahwa untuk semua kodon yang mengkode asam amino, tRNA yang sesuai telah ditemukan. Tidak ada tRNA yang ditemukan untuk kodon yang tidak masuk akal. Akibatnya, tRNA tidak mengambil bagian dalam proses penghentian sintesis protein.
kodonAgustus (pada bakteri terkadang GUG) tidak hanya mengkodekan asam amino metionin dan valin, tetapi jugainisiator siaran .
B. Degenerasi atau redundansi.
61 dari 64 kembar tiga mengkodekan 20 asam amino. Kelebihan tiga kali lipat jumlah kembar tiga dibandingkan jumlah asam amino menunjukkan bahwa dua opsi pengkodean dapat digunakan dalam transfer informasi. Pertama, tidak semua 64 kodon dapat terlibat dalam pengkodean 20 asam amino, tetapi hanya 20 dan, kedua, asam amino dapat dikodekan oleh beberapa kodon. Penelitian telah menunjukkan bahwa alam menggunakan pilihan terakhir.
Preferensinya jelas. Jika dari 64 varian kembar tiga hanya 20 yang terlibat dalam pengkodean asam amino, maka 44 kembar tiga (dari 64) akan tetap non-pengkode, yaitu. tidak berarti (kodon omong kosong). Sebelumnya, kami telah menunjukkan betapa berbahayanya bagi kehidupan sel untuk mengubah triplet pengkode menjadi kodon yang tidak masuk akal sebagai akibat dari mutasi - hal ini secara signifikan mengganggu fungsi normal RNA polimerase, yang pada akhirnya mengarah pada perkembangan penyakit. Saat ini, tiga kodon dalam genom kita adalah kodon yang tidak masuk akal, tetapi sekarang bayangkan apa yang akan terjadi jika jumlah kodon yang tidak masuk akal meningkat sekitar 15 kali lipat. Jelas bahwa dalam situasi seperti ini transisi dari kodon normal ke kodon yang tidak masuk akal akan jauh lebih tinggi.
Kode di mana satu asam amino dikodekan oleh beberapa kembar tiga disebut degenerasi atau redundan. Hampir setiap asam amino memiliki beberapa kodon. Jadi, asam amino leusin dapat dikodekan oleh enam kembar tiga - UUA, UUG, TSUU, TsUC, TsUA, TsUG. Valin dikodekan oleh empat kembar tiga, fenilalanin oleh dua dan hanya dua triptofan dan metionin dikodekan oleh satu kodon. Properti yang berhubungan dengan pencatatan informasi yang sama dengan simbol yang berbeda disebut degenerasi.
Jumlah kodon yang ditunjuk untuk satu asam amino berkorelasi baik dengan frekuensi kemunculan asam amino dalam protein.
Dan ini kemungkinan besar bukan suatu kebetulan. Semakin tinggi frekuensi kemunculan asam amino dalam suatu protein, semakin sering kodon asam amino tersebut terwakili dalam genom, semakin tinggi kemungkinan kerusakannya oleh faktor mutagenik. Oleh karena itu, jelas bahwa kodon yang bermutasi memiliki peluang lebih besar untuk mengkode asam amino yang sama jika kodon tersebut sangat mengalami degenerasi. Dari perspektif ini, degenerasi kode genetik merupakan mekanisme yang melindungi genom manusia dari kerusakan.
Perlu dicatat bahwa istilah degenerasi digunakan dalam genetika molekuler dalam arti lain. Jadi, sebagian besar informasi dalam kodon terkandung dalam dua nukleotida pertama; basa di posisi ketiga kodon ternyata tidak terlalu penting. Fenomena ini disebut “degenerasi basis ketiga”. Fitur terakhir meminimalkan efek mutasi. Misalnya, diketahui bahwa fungsi utama sel darah merah adalah mengangkut oksigen dari paru-paru ke jaringan dan karbon dioksida dari jaringan ke paru-paru. Fungsi ini dilakukan oleh pigmen pernapasan - hemoglobin, yang mengisi seluruh sitoplasma eritrosit. Ini terdiri dari bagian protein - globin, yang dikodekan oleh gen yang sesuai. Selain protein, molekul hemoglobin mengandung heme yang mengandung zat besi. Mutasi pada gen globin menyebabkan munculnya varian hemoglobin yang berbeda. Paling sering, mutasi dikaitkan dengan penggantian satu nukleotida dengan nukleotida lain dan munculnya kodon baru pada gen 400 , yang mungkin mengkodekan asam amino baru dalam rantai polipeptida hemoglobin. Dalam triplet, sebagai akibat dari mutasi, nukleotida apa pun dapat diganti - yang pertama, kedua, atau ketiga. Beberapa ratus mutasi diketahui mempengaruhi integritas gen globin. Di dekat 100 di antaranya terkait dengan penggantian nukleotida tunggal dalam suatu gen dan penggantian asam amino yang sesuai dalam polipeptida. Hanya dari jumlah tersebut substitusi menyebabkan ketidakstabilan hemoglobin dan berbagai jenis
penyakit dari yang ringan hingga yang sangat parah. 300 (sekitar 64%) mutasi substitusi tidak mempengaruhi fungsi hemoglobin dan tidak menyebabkan patologi. Salah satu alasannya adalah “degenerasi basa ketiga” yang disebutkan di atas, ketika penggantian nukleotida ketiga dalam triplet yang mengkode serin, leusin, prolin, arginin, dan beberapa asam amino lainnya menyebabkan munculnya kodon sinonim. mengkode asam amino yang sama. Mutasi seperti itu tidak akan muncul secara fenotip. Sebaliknya, setiap penggantian nukleotida pertama atau kedua menjadi triplet pada 100% kasus menyebabkan munculnya varian hemoglobin baru. Namun bahkan dalam kasus ini, mungkin tidak ada kelainan fenotipik yang parah. Alasannya adalah penggantian asam amino dalam hemoglobin dengan asam amino lain yang sifat fisikokimianya mirip dengan yang pertama. Misalnya, jika asam amino yang bersifat hidrofilik diganti dengan asam amino lain, tetapi dengan sifat yang sama. Hemoglobin terdiri dari kelompok heme besi porfirin (molekul oksigen dan karbon dioksida melekat padanya) dan protein - globin. Hemoglobin dewasa (HbA) mengandung dua yang identik -rantai dan dua -rantai mengandung 141 residu asam amino, -rantai - 146, - Dan -rantai berbeda dalam banyak residu asam amino. Urutan asam amino setiap rantai globin dikodekan oleh gennya sendiri. Pengkodean gen -rantai terletak di lengan pendek kromosom 16, -gen - di lengan pendek kromosom 11. Substitusi dalam pengkodean gen -rantai hemoglobin nukleotida pertama atau kedua hampir selalu menyebabkan munculnya asam amino baru dalam protein, terganggunya fungsi hemoglobin dan akibat serius bagi pasien. Misalnya, mengganti “C” pada salah satu triplet CAU (histidine) dengan “Y” akan menyebabkan munculnya triplet UAU baru, yang mengkode asam amino lain - tirosin pergantian serupa di posisi 63 -rantai polipeptida histidin menjadi tirosin akan menyebabkan destabilisasi hemoglobin. Penyakit methemoglobinemia berkembang. Penggantian asam glutamat akibat mutasi dengan valin pada posisi ke-6 -rantai adalah penyebab penyakit paling parah - anemia sel sabit. Jangan lanjutkan daftar sedihnya. Mari kita perhatikan saja bahwa ketika dua nukleotida pertama diganti, asam amino mungkin muncul sifat fisik dan kimia mirip dengan yang sebelumnya. Dengan demikian, penggantian nukleotida ke-2 di salah satu dari triplet yang mengkode asam glutamat (GAA) di -rantai dengan "U" menyebabkan munculnya triplet baru (GUA), yang mengkode valin, dan penggantian nukleotida pertama dengan "A" membentuk triplet AAA, yang mengkode asam amino lisin. Asam glutamat dan lisin memiliki sifat fisikokimia yang serupa - keduanya bersifat hidrofilik. Valin adalah asam amino hidrofobik. Oleh karena itu, penggantian asam glutamat hidrofilik dengan valin hidrofobik secara signifikan mengubah sifat hemoglobin, yang pada akhirnya mengarah pada perkembangan anemia sel sabit, sedangkan penggantian asam glutamat hidrofilik dengan lisin hidrofilik mengubah fungsi hemoglobin pada tingkat yang lebih rendah - pasien berkembang bentuk ringan anemia. Sebagai hasil penggantian basa ketiga, triplet baru dapat mengkodekan asam amino yang sama seperti yang sebelumnya. Misalnya, jika dalam triplet CAC urasil digantikan oleh sitosin dan triplet CAC muncul, maka hampir tidak ada perubahan fenotipik yang terdeteksi pada manusia. Hal ini dapat dimengerti, karena kedua kembar tiga mengkode asam amino yang sama – histidin.
Sebagai kesimpulan, patut untuk ditekankan bahwa degenerasi kode genetik dan degenerasi basa ketiga dari sudut pandang biologis umum adalah mekanisme perlindungan yang melekat dalam evolusi dalam struktur unik DNA dan RNA.
V. Ketidakjelasan.
Setiap triplet (kecuali nonsense) hanya mengkodekan satu asam amino. Jadi, arah kodon - asam amino kode genetiknya tidak ambigu, arah asam amino - kodonnya ambigu (merosot).
Jelas
Kodon asam amino
Merosot
Dan dalam hal ini, kebutuhan akan kejelasan dalam kode genetik sangatlah jelas. Dalam pilihan lain, ketika kodon yang sama diterjemahkan, asam amino yang berbeda akan dimasukkan ke dalam rantai protein dan, sebagai hasilnya, protein dengan struktur primer yang berbeda dan fungsi yang berbeda akan terbentuk. Metabolisme sel akan beralih ke mode operasi “satu gen – beberapa polipeptida”. Jelas bahwa dalam situasi seperti ini fungsi pengaturan gen akan hilang sama sekali.
g.Polaritas
Pembacaan informasi dari DNA dan mRNA hanya terjadi dalam satu arah. Polaritas punya penting untuk menentukan struktur tingkat tinggi (sekunder, tersier, dll). Sebelumnya kita telah membahas tentang bagaimana struktur tingkat rendah menentukan struktur tingkat tinggi. Struktur tersier dan struktur lainnya pesanan tinggi dalam protein, mereka terbentuk segera setelah rantai RNA yang disintesis meninggalkan molekul DNA atau rantai polipeptida meninggalkan ribosom. Ketika ujung bebas RNA atau polipeptida menjadi struktur tersier, ujung rantai yang lain masih terus disintesis pada DNA (jika RNA ditranskripsi) atau ribosom (jika polipeptida ditranskripsi).
Oleh karena itu, proses pembacaan informasi searah (selama sintesis RNA dan protein) sangat penting tidak hanya untuk menentukan urutan nukleotida atau asam amino dalam zat yang disintesis, tetapi untuk penentuan ketat nukleotida sekunder, tersier, dll. struktur.
d.Tidak tumpang tindih.
Kode tersebut mungkin tumpang tindih atau tidak tumpang tindih. Kebanyakan organisme mempunyai kode yang tidak tumpang tindih. Kode yang tumpang tindih ditemukan di beberapa fag.
Inti dari kode yang tidak tumpang tindih adalah bahwa nukleotida dari satu kodon tidak dapat menjadi nukleotida dari kodon lain secara bersamaan. Jika kodenya tumpang tindih, maka rangkaian tujuh nukleotida (GCUGCUG) tidak dapat mengkodekan dua asam amino (alanin-alanin) (Gbr. 33, A) seperti dalam kasus kode yang tidak tumpang tindih, tetapi tiga (jika ada adalah satu nukleotida yang sama) (Gbr. 33, B) atau lima (jika ada dua nukleotida yang sama) (lihat Gambar 33, C). Dalam dua kasus terakhir, mutasi nukleotida mana pun akan menyebabkan pelanggaran urutan dua, tiga, dan seterusnya. asam amino.
Namun, telah diketahui bahwa mutasi satu nukleotida selalu mengganggu masuknya satu asam amino ke dalam polipeptida. Ini adalah argumen penting bahwa kode tersebut tidak tumpang tindih.
Mari kita jelaskan hal ini pada Gambar 34. Garis tebal menunjukkan triplet yang mengkode asam amino dalam kasus kode yang tidak tumpang tindih dan tumpang tindih. Eksperimen dengan jelas menunjukkan bahwa kode genetik tidak tumpang tindih. Tanpa merinci percobaannya, kami mencatat bahwa jika Anda mengganti nukleotida ketiga dalam urutan nukleotida (lihat Gambar 34)kamu (ditandai dengan tanda bintang) ke beberapa hal lainnya:
1. Dengan kode yang tidak tumpang tindih, protein yang dikendalikan oleh urutan ini akan mendapat substitusi satu asam amino (pertama) (ditandai dengan tanda bintang).
2. Dengan kode yang tumpang tindih pada pilihan A, akan terjadi substitusi pada dua asam amino (pertama dan kedua) (ditandai dengan tanda bintang). Pada opsi B, penggantian akan mempengaruhi tiga asam amino (ditandai dengan tanda bintang).
Namun, banyak percobaan telah menunjukkan bahwa ketika satu nukleotida dalam DNA terganggu, gangguan pada protein selalu hanya mempengaruhi satu asam amino, yang merupakan ciri khas dari kode yang tidak tumpang tindih.
GZUGZUG GZUGZUG GZUGZUG
GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU
*** *** *** *** *** ***
Alanin - Alanin Ala - Cis - Ley Ala - Ley - Ley - Ala - Ley
A B C
Kode yang tidak tumpang tindih Kode yang tumpang tindih
Beras. 34. Diagram yang menjelaskan keberadaan kode yang tidak tumpang tindih dalam genom (penjelasan dalam teks).
Sifat kode genetik yang tidak tumpang tindih dikaitkan dengan properti lain - pembacaan informasi dimulai dari titik tertentu - sinyal inisiasi. Sinyal inisiasi dalam mRNA adalah kodon yang mengkode metionin AUG.
Perlu diketahui bahwa manusia masih memiliki sejumlah kecil gen yang menyimpang aturan umum dan tumpang tindih.
e.Kekompakan.
Tidak ada tanda baca antar kodon. Dengan kata lain, kembar tiga tidak dipisahkan satu sama lain, misalnya oleh satu nukleotida yang tidak berarti. Tidak adanya “tanda baca” dalam kode genetik telah dibuktikan dalam percobaan.
Dan. Keserbagunaan.
Kode ini sama untuk semua organisme yang hidup di Bumi. Bukti langsung Universalitas kode genetik diperoleh dengan membandingkan sekuens DNA dengan sekuens protein yang sesuai. Ternyata semua genom bakteri dan eukariotik menggunakan kumpulan nilai kode yang sama. Ada pengecualian, tapi tidak banyak.
Pengecualian pertama terhadap universalitas kode genetik ditemukan di mitokondria beberapa spesies hewan. Ini menyangkut kodon terminator UGA, yang bacaannya sama dengan kodon UGG, yang mengkode asam amino triptofan. Penyimpangan lain yang lebih jarang dari universalitas juga ditemukan.
MZ. Kode genetik adalah suatu sistem pencatatan informasi keturunan dalam molekul asam nukleat, berdasarkan pergantian urutan nukleotida tertentu dalam DNA atau RNA yang membentuk kodon,
sesuai dengan asam amino dalam protein.Kode genetik memiliki beberapa sifat.
Kode genetik biasanya dipahami sebagai suatu sistem tanda yang menunjukkan susunan berurutan senyawa nukleotida dalam DNA dan RNA, yang bersesuaian dengan yang lain. sistem tanda, menampilkan urutan senyawa asam amino dalam molekul protein.
Ini penting!
Ketika para ilmuwan berhasil mempelajari sifat-sifat kode genetik, universalitas diakui sebagai salah satu yang utama. Ya, aneh kedengarannya, semuanya disatukan oleh satu kode genetik yang universal dan umum. Ia terbentuk dalam jangka waktu yang lama, dan prosesnya berakhir sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu. Oleh karena itu, jejak evolusinya dapat ditelusuri dalam struktur kode, dari awal mula hingga saat ini.
Ketika kita berbicara tentang urutan susunan unsur-unsur dalam kode genetik, yang kita maksudkan adalah bahwa itu jauh dari semrawut, tetapi memiliki urutan yang jelas. Dan ini juga sangat menentukan sifat-sifat kode genetik. Hal ini setara dengan susunan huruf dan suku kata dalam kata. Begitu kita melanggar tatanan yang biasa, sebagian besar dari apa yang kita baca di halaman buku atau surat kabar akan berubah menjadi omong kosong yang menggelikan.
Sifat dasar kode genetik
Biasanya kode tersebut berisi beberapa informasi yang dienkripsi dengan cara khusus. Untuk menguraikan kode, Anda perlu mengetahuinya ciri khas.
Jadi, sifat utama dari kode genetik adalah:
- rangkap tiga;
- degenerasi atau redundansi;
- ketidakjelasan;
- kontinuitas;
- keserbagunaan yang telah disebutkan di atas.
Mari kita lihat lebih dekat setiap properti.
1. Tiga puluh
Ini terjadi ketika tiga senyawa nukleotida membentuk rantai berurutan dalam suatu molekul (yaitu DNA atau RNA). Akibatnya, senyawa triplet dibuat atau dikodekan salah satu asam amino, lokasinya dalam rantai peptida.
Kodon (juga merupakan kata sandi!) dibedakan berdasarkan urutan ikatannya dan berdasarkan jenis senyawa nitrogen (nukleotida) yang menyusunnya.
Dalam genetika, 64 jenis kodon biasanya dibedakan. Mereka dapat membentuk kombinasi empat jenis masing-masing 3 nukleotida. Ini setara dengan menaikkan angka 4 ke pangkat tiga. Dengan demikian, pembentukan 64 kombinasi nukleotida dimungkinkan.
2. Redundansi kode genetik
Properti ini diamati ketika beberapa kodon diperlukan untuk mengenkripsi satu asam amino, biasanya dalam kisaran 2-6. Dan hanya triptofan yang dapat dikodekan menggunakan satu triplet.
3. Ketidakjelasan
Hal ini termasuk dalam sifat kode genetik sebagai indikator pewarisan genetik yang sehat. Misalnya, triplet GAA, yang berada di urutan keenam dalam rantai tersebut, dapat memberi tahu dokter tentang kondisi darah yang baik, tentang hemoglobin normal. Dialah yang membawa informasi tentang hemoglobin, dan juga dikodekan olehnya. Dan jika seseorang menderita anemia, salah satu nukleotidanya diganti dengan huruf lain dari kode - U, yang merupakan sinyal penyakit.
4. Kontinuitas
Saat mencatat sifat kode genetik ini, harus diingat bahwa kodon, seperti mata rantai dalam rantai, terletak tidak pada jarak, tetapi berdekatan, satu demi satu dalam rantai asam nukleat, dan rantai ini tidak terputus - tidak ada awal atau akhir.
5. Keserbagunaan
Kita tidak boleh lupa bahwa segala sesuatu di Bumi disatukan oleh kode genetik yang sama. Oleh karena itu, pada primata dan manusia, pada serangga dan burung, pada pohon baobab berumur seratus tahun dan sehelai rumput yang baru saja muncul dari tanah, kembar tiga serupa dikodekan oleh asam amino yang serupa.
Di dalam gen terkandung informasi dasar tentang sifat-sifat organisme tertentu, semacam program yang diwarisi organisme tersebut dari mereka yang hidup sebelumnya dan yang ada sebagai kode genetik.
Kode genetik– sistem pencatatan informasi genetik pada DNA (RNA) dalam bentuk rangkaian nukleotida tertentu. Urutan nukleotida tertentu dalam DNA dan RNA sesuai dengan rangkaian asam amino tertentu dalam rantai polipeptida protein. Kode biasanya ditulis menggunakan huruf kapital Rusia atau Alfabet Latin. Setiap nukleotida ditandai dengan huruf yang mengawali nama basa nitrogen yang termasuk dalam molekulnya: A (A) - adenin, G (G) - guanin, C (C) - sitosin, T (T) - timin; dalam RNA, bukan timinurasil - U (U). Urutan nukleotida menentukan urutan penggabungan AK ke dalam protein yang disintesis.
Sifat-sifat kode genetik:
1. Tiga puluh- satuan kode yang bermakna adalah kombinasi tiga nukleotida (triplet, atau kodon).
2. Kontinuitas- tidak ada tanda baca di antara kembar tiga, sehingga informasi dibaca terus menerus.
3. Tidak tumpang tindih- nukleotida yang sama tidak dapat secara bersamaan menjadi bagian dari dua atau lebih kembar tiga (tidak diamati pada beberapa gen virus, mitokondria, dan bakteri yang tumpang tindih yang mengkode beberapa protein frameshift).
4. Ketidakjelasan(spesifisitas) - kodon spesifik hanya berhubungan dengan satu asam amino (namun, kodon UGA di Euplotescrassus mengkodekan dua asam amino - sistein dan selenosistein)
5. Degenerasi(redundansi) - beberapa kodon dapat berhubungan dengan asam amino yang sama.
6. Keserbagunaan- kode genetik bekerja dengan cara yang sama pada organisme tingkat yang berbeda kompleksitas - dari virus hingga manusia (metode rekayasa genetika didasarkan pada hal ini; ada sejumlah pengecualian, ditunjukkan pada tabel di bagian “Variasi kode genetik standar” di bawah).
Kondisi biosintesis
Biosintesis protein memerlukan informasi genetik dari molekul DNA; messenger RNA - pembawa informasi ini dari nukleus ke tempat sintesis; ribosom - organel tempat sintesis protein itu sendiri terjadi; satu set asam amino di sitoplasma; mentransfer RNA yang mengkode asam amino dan mentransfernya ke tempat sintesis pada ribosom; ATP merupakan zat yang menyediakan energi untuk proses pengkodean dan biosintesis.
Tahapan
Transkripsi- proses biosintesis semua jenis RNA pada matriks DNA, yang terjadi di dalam nukleus.
Bagian tertentu dari molekul DNA hilang, ikatan hidrogen antara dua rantai dihancurkan oleh aksi enzim. Pada satu untai DNA, seperti pada cetakan, salinan RNA disintesis dari nukleotida sesuai dengan prinsip komplementer. Tergantung pada bagian DNA, RNA ribosom, transpor, dan messenger disintesis dengan cara ini.
Setelah sintesis mRNA, ia meninggalkan nukleus dan dikirim ke sitoplasma ke tempat sintesis protein pada ribosom.
Siaran- proses sintesis rantai polipeptida yang dilakukan pada ribosom, dimana mRNA merupakan perantara dalam transmisi informasi tentang struktur primer protein.
Biosintesis protein terdiri dari serangkaian reaksi.
1. Aktivasi dan pengkodean asam amino. tRNA berbentuk daun semanggi, di lengkung tengahnya terdapat antikodon triplet, sesuai dengan kode asam amino tertentu dan kodon pada mRNA. Setiap asam amino dihubungkan ke tRNA yang sesuai melalui energi ATP. Kompleks asam tRNA-amino terbentuk, yang memasuki ribosom.
2. Pembentukan kompleks mRNA-ribosom. mRNA di sitoplasma dihubungkan oleh ribosom pada RE granular.
3. Perakitan rantai polipeptida. tRNA dengan asam amino, menurut prinsip komplementaritas antikodon-kodon, bergabung dengan mRNA dan memasuki ribosom. Di pusat peptida ribosom, ikatan peptida terbentuk antara dua asam amino, dan tRNA yang dilepaskan meninggalkan ribosom. Dalam hal ini, mRNA memajukan satu triplet setiap kali, memasukkan tRNA baru - asam amino dan menghilangkan tRNA yang dilepaskan dari ribosom. Seluruh proses disediakan oleh energi ATP. Satu mRNA dapat bergabung dengan beberapa ribosom untuk membentuk polisom, di mana banyak molekul dari satu protein disintesis secara bersamaan. Sintesis berakhir ketika kodon yang tidak masuk akal (kode berhenti) dimulai pada mRNA. Ribosom dipisahkan dari mRNA, dan rantai polipeptida dihilangkan darinya. Karena seluruh proses sintesis terjadi pada retikulum endoplasma granular, rantai polipeptida yang dihasilkan memasuki tubulus RE, di mana mereka memperoleh struktur akhir dan diubah menjadi molekul protein.
Semua reaksi sintesis dikatalisis oleh enzim khusus dengan pengeluaran energi ATP. Laju sintesisnya sangat tinggi dan bergantung pada panjang polipeptida. Misalnya pada ribosom E.coli protein dari 300 asam amino disintesis dalam waktu sekitar 15-20 detik.
Organisme apa yang digolongkan sebagai eukariota dan berdasarkan ciri-cirinya?
Eukariota adalah protista uniseluler dan multiseluler (protozoa, alga, hidropoda), tumbuhan, jamur dan hewan. Semua eukariota memiliki inti yang jelas di dalam selnya.
Organisme manakah yang tergolong prokariota dan apa alasannya?
Prokariota termasuk bakteri dan archaea, yaitu organisme yang tidak memiliki inti sel dan organel membran lainnya.
Apa dasar pembagian organisme menjadi pro dan eukariota?
Pembagian organisme menjadi pro dan eukariota terutama didasarkan pada ada tidaknya inti sel yang terbentuk.
4. Bukti peran genetik DNA sebagai... hereditas.
Eksperimen dengan E.Coli ditumbuhkan pada dua media: isotop belerang radioaktif, isotop fosfor radioaktif. Hasilnya: sel-sel pada belerang hanya memilikinya dalam cangkang protein, sel-sel pada fosfor mempunyai DNA yang diberi label dengan itu. Kami membuat dua kesimpulan:
1.B sel bakteri Hanya DNA fag yang menembus, yang berkembang biak dan menghasilkan keturunan.
2. Materi herediter adalah DNA, yang tidak hanya menentukan struktur dan sifat DNA keturunannya, tetapi juga sifat protein fag.
Fitur implementasi informasi herediter pada prokariota.
Karena genom prokariota disusun dalam bentuk molekul DNA berbentuk cincin yang terletak langsung di sitoplasma sel, tahapan realisasi informasi herediter tidak dibatasi baik dalam waktu maupun ruang. Transkripsi dan terjemahan terjadi hampir bersamaan. Ketika awal molekul mRNA dilepaskan dari matriks DNA, ribosom melekat padanya, yang mengarah pada awal sintesis rantai peptida.
Tahapan implementasi informasi herediter pada eukariota.
Dalam proses penerapan informasi herediter pada eukariota, tahapan berikut dibedakan:
- Transkripsi- transfer informasi genetik dari DNA ke RNA.,
- Pemrosesan(Proses pasca-transkripsi) - transformasi transkrip primer yang ditujukan untuk pembentukan mRNA stabil yang mampu melakukan fungsi matriks,
- Siaran- proses perakitan rantai peptida, yang terjadi sesuai dengan program mRNA,
- Proses pasca-penerjemahan.
Model struktur DNA.
Menurut Watson dan Crick.
1. Molekul DNA terdiri dari dua rantai paralel dan menyerupai tangga panjang.
2. Basis rantai dibentuk oleh jalinan rantai karbohidrat - fosfat, dan basa
(huruf kode turun-temurun) terletak di dalam, di antara bingkai, membentuk “palang - tangga” melintang.
3. Sebuah tangga yang terbuat dari rangka dan palang - alasnya - ditutup dalam bentuk spiral.
Ciri-ciri struktur molekul DNA dan RNA.
Molekul DNA adalah biopolimer yang terdiri dari 2 rantai polinukleotida yang dihubungkan satu sama lain melalui ikatan hidrogen. Setiap nukleotida meliputi: basa nitrogen (A, T, G, C), karbohidrat - deoksiribosa, residu asam fosfat.
Molekul RNA adalah polimer, monomernya adalah nukleotida yang memiliki basa nitrogen: A, U, G, C, gula - ribosa, tiga residu asam fosfat.
Perbedaan antara molekul DNA dan molekul RNA.
DNA (!) berbeda dengan RNA: struktur beruntai ganda, DNA mengandung gula deoksiribosa, nukleotida mengandung timin, bukan urasil, terdiri dari lagi nukleotida, tidak ikut serta dalam proses translasi, merupakan struktur gen.
aturan Chargaff. Artinya.
Perbandingan basa purin (A, G) dan basa pirimidin (T, C) selalu sama yaitu 1:1 atau A+G=T+C. Memainkan peran yang menentukan dalam menguraikan struktur DNA oleh Watson dan Crick.
Untuk apa wilayah fungsional kode DNA?
Mengapa gen disebut unit fungsional DNA?
Gen bertanggung jawab untuk sintesis satu molekul protein.
Kodon-kodon dari suatu gen struktural sejajar dengan apa?
Kodon DNA apa yang kolinear dalam gen struktural?
Asam amino rantai polipeptida.
Apa kode genetiknya?
Kode genetik adalah korespondensi urutan nukleotida tertentu dengan asam amino tertentu.
Sebutkan sifat-sifat kode genetik.
Triplety, degenerasi, non-tumpang tindih, universalitas, spesifisitas, searah, adanya tanda baca di akhir gen dan ketidakhadirannya di dalamnya.
