Đặc điểm và ngoại lệ của mã di truyền - Thảo luận!

Đặc điểm và ngoại lệ của mã di truyền!

Có một mối liên hệ mật thiết giữa các gen và tổng hợp polypeptide hoặc enzyme. Các gen được tạo thành từ các nucleotide được sắp xếp theo một cách cụ thể. Trong thuật ngữ hiện đại, một gen đề cập đến một cistron của DNA. Một cistron được tạo thành từ một số lượng lớn nucleotide.

Việc sắp xếp các nucleotide hoặc cơ sở nitơ của chúng được kết nối với sự tổng hợp protein bằng cách ảnh hưởng đến sự kết hợp của các axit amin trong chúng. Mối quan hệ giữa trình tự các axit amin trong chuỗi polypeptide và nucleotide của DNA hoặc mRNA được gọi là mã di truyền.

DNA chỉ chứa bốn loại bazơ nitơ hoặc nucleotide trong khi số lượng axit amin là 20. Do đó, người ta đưa ra giả thuyết rằng mã bộ ba (bao gồm ba bazơ liền kề cho một axit amin) là hoạt động. Các nghiên cứu khác nhau đã giúp giải mã mã di truyền bộ ba như sau.

1. Crick et al (1961) đã quan sát thấy rằng việc xóa hoặc thêm một hoặc hai cặp bazơ trong DNA của vi khuẩn T 4 làm rối loạn chức năng DNA bình thường. Tuy nhiên, khi ba cặp cơ sở được thêm hoặc xóa thì nhiễu là tối thiểu.

2. Nirenberg và Mathaei (1961) lập luận rằng một mã duy nhất (một axit amin được chỉ định bởi một cơ sở nitơ) chỉ có thể chỉ định 4 axit (4 1 ), mã đôi chỉ 16 (4 2 ) trong khi mã bộ ba có thể chỉ định tối đa 64 axit amin (4 3 ). Vì có 20 axit amin, mã ba (ba cơ sở nitơ cho một axit amin) có thể hoạt động.

3. Nirenberg (1961) đã điều chế các polyme của bốn nucleotide UUUUUU, (axit polyuridylic), CCCCCC, (axit polycytidylic), AAAAAAA (axit polyadenylic) và axit GGGGGGG Ông quan sát thấy rằng poly-U kích thích sự hình thành polyphenylalanine, poly-C của polyproline trong khi poly-A giúp hình thành polylysine. Tuy nhiên poly-G không hoạt động (nó hình thành cấu trúc ba sợi không hoạt động trong dịch thuật). Sau đó, GGG đã được tìm thấy để mã hóa axit amin glycine.

Bàn. Chuyển nhượng các codon mRNA cho các axit amin.

4. Khorana (1964) đã tổng hợp các chất đồng trùng hợp của các nucleotide như UGUGUGUGUG và quan sát thấy rằng chúng kích thích sự hình thành các polypeptide có các axit amin tương tự xen kẽ là cysteine-valine-cystein. Điều này chỉ có thể xảy ra nếu ba nucleotide liền kề chỉ định một axit amin (ví dụ UGU) và ba axit amin thứ hai khác (vdGUG).

GUG UGU GUG UGU GUG

Val - Cys - Val - Cys - Val

5. Các codon bộ ba được xác nhận bằng cách gán mã hóa in vivo thông qua (i) nghiên cứu thay thế axit amin (ii) đột biến dịch chuyển khung.

6. Dần dần tất cả các codon đã được tìm ra một số axit amin được chỉ định bởi nhiều hơn một codon. Các ngôn ngữ mã của DNA và mRNA là bổ sung. Do đó, hai codon cho phenylalanine là UUU và UUC trong trường hợp mRNA trong khi chúng là AAA và A AG cho DNA.

Đặc điểm:

1. Mã bộ ba:

Ba cơ sở nitơ liền kề tạo thành một codon chỉ định vị trí của một axit amin trong polypeptide.

2. Tín hiệu bắt đầu:

Sự tổng hợp polypeptide được báo hiệu bởi hai codon khởi đầu làAUAUG hoặc methionine codon và GUG hoặc valine codon.

3. Tín hiệu dừng:

Chấm dứt chuỗi polypeptide được báo hiệu bởi ba codon kết thúc UAA (ocher), UAG (hổ phách) và UGA (opal). Họ không chỉ định bất kỳ axit amin và do đó cũng được gọi là codon vô nghĩa.

4. Mã phổ quát:

Mã di truyền được áp dụng phổ biến, tức là một codon chỉ định cùng loại axit amin từ virut cho đến cây hoặc người. Do đó mRNA từ ống dẫn trứng gà được giới thiệu trong Escherichia coli tạo ra ovalbumen trong vi khuẩn giống hệt như hình thành ở gà con.

5. Codons không rõ ràng:

Một codon chỉ định một axit amin chứ không phải bất kỳ loại nào khác.

6. Codons liên quan:

Các axit amin có tính chất tương tự có các codon liên quan, ví dụ axit amin thơm tryptophan (UGG), phenylalanine (UUC, UUU), tyrosine (UAC, UAU).

7. Thương nhân:

Mã di truyền là liên tục và không có tạm dừng sau khi sinh ba. Nếu một nucleotide bị xóa hoặc thêm, toàn bộ mã di truyền sẽ đọc khác nhau. Do đó, một polypeptide có 50 axit amin phải được chỉ định bởi một chuỗi tuyến tính gồm 150 nucleotide. Nếu một nucleotide được thêm hoặc xóa ở giữa trình tự này, 25 axit amin đầu tiên của polypeptide sẽ giống nhau nhưng 25 axit amin tiếp theo sẽ hoàn toàn khác nhau.

8. Mã không chồng chéo:

Một cơ sở nitơ là thành phần chỉ có một codon.

9. Thoái hóa mã:

Vì có 64 codon ba và chỉ có 20 axit amin, nên việc kết hợp một số axit amin phải chịu ảnh hưởng của nhiều hơn một codon. Chỉ tryptophan (UGG) và methionine (AUG) được chỉ định bởi các codon đơn.

Tất cả các axit amin khác được chỉ định bởi 2-6 codon. Loại thứ hai được gọi là codon thoái hóa. Trong các codon thoái hóa, hai bazơ nitơ đầu tiên tương tự nhau trong khi cơ sở thứ ba thì khác. Vì cơ sở nitơ thứ ba không có ảnh hưởng đến mã hóa, tương tự được gọi là vị trí lắc lư.

10. Màu sắc:

Cả polypeptide và DNA hoặc mRNA đều có sự sắp xếp tuyến tính của các thành phần của chúng. Hơn nữa, trình tự các bazơ nucleotide trong DNA hoặc mRNA tương ứng với trình tự các axit amin trong polypeptide được sản xuất theo hướng dẫn trước đây. Sự thay đổi trình tự codon cũng tạo ra sự thay đổi tương tự trong chuỗi axit amin của polypeptide.

11. Chẵn lẻ Cistron-Polypeptide:

Một phần của DNA được gọi là cistron (= gen) chỉ định sự hình thành của một polypeptide cụ thể. Điều đó có nghĩa là hệ thống di truyền nên có nhiều cistron (= gen) như các loại polypeptide được tìm thấy trong các sinh vật.

Ngoại lệ:

1. Codons khác nhau:

Trong Paramecium và một số codon chấm dứt ciliates khác mã UAA và UGA cho glutamine.

2. Các gen chồng chéo:

ф xl74 có 5375 nucleotide mã hóa cho 10 protein cần hơn 6000 bazơ. Ba gen E, B và K của nó trùng lặp với các gen khác. Trình tự nucleotide ở đầu gen E được chứa trong gen D. Tương tự gen K trùng lặp với gen A và điều kiện tương tự CA được tìm thấy trong SV-40.

3. Gen ti thể:

Mã AGG và AGA cho arginine nhưng hoạt động như tín hiệu dừng trong ty thể của con người. UGA, một codon kết thúc, tương ứng với tryptophan trong khi AUA (codon cho isoleucine) biểu thị methionine trong ty thể của con người.