Chápu, aká vlastnosť genetického kódu je univerzálna. Biosyntéza bielkovín a nukleových kyselín

0

Genetický kód je spôsob kódovania aminokyselinovej sekvencie proteínov pomocou sekvencie nukleotidov v molekule DNA, charakteristickej pre všetky živé organizmy.

Implementácia genetickej informácie v živých bunkách (t. j. syntéza proteínu kódovaného v DNA) sa uskutočňuje pomocou dvoch matricových procesov: transkripcia (t. j. syntéza mRNA na matrici DNA) a translácia (syntéza polypeptidového reťazca na DNA). matrica mRNA).

DNA využíva štyri nukleotidy – adenín (A), guanín (G), cytozín (C), tymín (T). Tieto „písmená“ tvoria abecedu genetického kódu. RNA používa rovnaké nukleotidy, okrem tymínu, ktorý je nahradený uracilom (U). V molekulách DNA a RNA sa nukleotidy zoradia do reťazcov, a tak sa získajú sekvencie „písmen“.

V nukleotidovej sekvencii DNA sú kódové „slová“ pre každú aminokyselinu budúcej proteínovej molekuly – genetický kód. Skladá sa z určitej sekvencie nukleotidov v molekule DNA.

Tri po sebe idúce nukleotidy kódujú „názov“ jednej aminokyseliny, to znamená, že každá z 20 aminokyselín je zašifrovaná významnou kódovou jednotkou – kombináciou troch nukleotidov nazývaných triplet alebo kodón.

V súčasnosti je kód DNA úplne rozlúštený a môžeme hovoriť o určitých vlastnostiach, ktoré sú charakteristické pre tento jedinečný biologický systém, ktorý zabezpečuje preklad informácií z „jazyka“ DNA do „jazyka“ proteínu.

Nositeľkou genetickej informácie je DNA, no keďže mRNA, kópia jedného z reťazcov DNA, sa priamo podieľa na syntéze bielkovín, genetický kód sa najčastejšie píše v „jazyku RNA“.

Aminokyselina	Kódujúce RNA triplety
alanín	GCU GCC GCA GCG
arginín	TsGU TsGTs TsGA TsGG AGA AGG
Asparagín	AAU AAC
Kyselina asparágová	GAU GAC
Valin	GUU GUTS GUA GUG
histidín	CAU CAC
Glycín	GSU GGC GGA GYY
Glutamín	CAA CAG
Kyselina glutámová	GAA GAG
izoleucín	AAU AUC AUA
Leucín	TSUU TSUT TSUA TSUG UUA UUG
lyzín	AAA AAG
metionín	AUG
Prolín	CCC CCC CCA CCG
Pokojný	UCU UCC UCA UCG ASU AGC
tyrozín	UAU UAC
treonín	ACC ACC ACA ACG
tryptofán	UGG
fenylalanín	uuu uuc
cysteín	UGU UHC
STOP	UGA UAG UAA

Vlastnosti genetického kódu

Tri po sebe idúce nukleotidy (dusíkaté bázy) kódujú „názov“ jednej aminokyseliny, to znamená, že každá z 20 aminokyselín je zašifrovaná významnou kódovou jednotkou – kombináciou troch nukleotidov tzv. trojčatá alebo kodón.

triplet (kodón)- sekvencia troch nukleotidov (dusíkaté bázy) v molekule DNA alebo RNA, ktorá určuje zaradenie určitej aminokyseliny do molekuly proteínu pri jeho syntéze.

• Jednoznačnosť (diskrétnosť)

Jeden triplet nemôže kódovať dve rôzne aminokyseliny, kóduje iba jednu aminokyselinu. Určitý kodón zodpovedá iba jednej aminokyseline.

Každá aminokyselina môže byť definovaná viac ako jedným tripletom. Výnimka - metionín a tryptofán. Inými slovami, niekoľko kodónov môže zodpovedať tej istej aminokyseline.

• neprekrývajúce sa

Rovnaká báza nemôže byť prítomná v dvoch susedných kodónoch súčasne.

Niektoré triplety nekódujú aminokyseliny, ale sú to akési „cestné značky“, ktoré určujú začiatok a koniec jednotlivých génov (UAA, UAG, UGA), z ktorých každý znamená zastavenie syntézy a nachádza sa na konci každého génu. génu, takže môžeme hovoriť o polarite genetického kódu.

U zvierat a rastlín, v hubách, baktériách a vírusoch, rovnaký triplet kóduje rovnaký typ aminokyseliny, to znamená, že genetický kód je rovnaký pre všetky živé bytosti. Inými slovami, univerzálnosť je schopnosť genetického kódu fungovať rovnakým spôsobom v organizmoch rôznej úrovne zložitosti, od vírusov až po ľudí. Univerzálnosť kódu DNA potvrdzuje jednotu pôvodu všetkého života na našej planéte. Metódy genetického inžinierstva sú založené na využití vlastnosti univerzálnosti genetického kódu.

Z histórie objavu genetického kódu

Prvýkrát myšlienka existencie genetický kód sformulovali A. Down a G. Gamow v rokoch 1952-1954. Vedci dokázali, že nukleotidová sekvencia, ktorá jednoznačne určuje syntézu konkrétnej aminokyseliny, musí obsahovať aspoň tri väzby. Neskôr sa dokázalo, že takáto sekvencia pozostáva z troch nukleotidov, tzv kodón alebo trojčatá.

Otázky, ktoré nukleotidy sú zodpovedné za začlenenie určitej aminokyseliny do molekuly proteínu a koľko nukleotidov určuje túto inklúziu, zostali až do roku 1961 nevyriešené. Teoretická analýza ukázala, že kód nemôže pozostávať z jedného nukleotidu, pretože v tomto prípade môžu byť kódované iba 4 aminokyseliny. Kód však nemôže byť ani dublet, to znamená, že kombinácia dvoch nukleotidov zo štvorpísmenovej „abecedy“ nemôže pokryť všetky aminokyseliny, keďže takých kombinácií je teoreticky možných iba 16 (4 2 = 16).

Na zakódovanie 20 aminokyselín stačia tri po sebe idúce nukleotidy, ako aj signál „stop“, ktorý znamená koniec proteínovej sekvencie, keď je počet možných kombinácií 64 (4 3 = 64).

Dedičná informácia je informácia o štruktúre proteínu (informácia o ktoré aminokyseliny v akom poradí spájať počas syntézy primárnej štruktúry proteínu).

Informácie o štruktúre bielkovín sú zakódované v DNA, ktorá je u eukaryotov súčasťou chromozómov a nachádza sa v jadre. Úsek DNA (chromozóm), ktorý kóduje informáciu o jednom proteíne, sa nazýva gén.

Prepis- ide o prepisovanie informácie z DNA na mRNA (messenger RNA). mRNA prenáša informácie z jadra do cytoplazmy, do miesta syntézy proteínov (do ribozómu).

Vysielanie je proces biosyntézy bielkovín. Vo vnútri ribozómu sú tRNA antikodóny pripojené ku kodónom mRNA podľa princípu komplementarity. Ribozóm spája aminokyseliny, ktoré prináša tRNA, s peptidovou väzbou za vzniku proteínu.

Reakcie transkripcie, translácie a replikácie (zdvojnásobenie DNA) sú reakcie syntéza matrice. DNA slúži ako templát pre syntézu mRNA, mRNA slúži ako templát pre syntézu proteínov.

Genetický kód je spôsob, akým sa do DNA zaznamenávajú informácie o štruktúre proteínu.

Vlastnosti génového kódu

1) Trojnásobnosť: jedna aminokyselina je kódovaná tromi nukleotidmi. Tieto 3 nukleotidy v DNA sa nazývajú triplet, v mRNA - kodón, v tRNA - antikodón (ale pri skúške môže existovať „triplet kódu“ atď.)

2) Nadbytok(degenerácia): existuje len 20 aminokyselín a existuje 61 tripletov kódujúcich aminokyseliny, takže každá aminokyselina je kódovaná niekoľkými tripletmi.

3) Jednoznačnosť: každý triplet (kodón) kóduje iba jednu aminokyselinu.

4) Všestrannosť: genetický kód je rovnaký pre všetky živé organizmy na Zemi.

Úlohy

Úlohy pre počet nukleotidov / aminokyselín
3 nukleotidy = 1 triplet = 1 aminokyselina = 1 tRNA

Úlohy v ATHC
DNA mRNA tRNA
A U A
T A U
G C G
C G C

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. mRNA je kópia
1) jeden gén alebo skupina génov
2) reťazce molekuly proteínu
3) jedna molekula proteínu
4) časti plazmatickej membrány

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Primárna štruktúra molekuly proteínu, daná nukleotidovou sekvenciou mRNA, sa vytvára v procese
1) vysiela
2) transkripcie
3) zdvojenie
4) denaturácia

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Ktorá sekvencia správne odráža spôsob realizácie genetickej informácie
1) gén --> mRNA --> proteín --> vlastnosť
2) vlastnosť --> proteín --> mRNA --> gén --> DNA
3) mRNA --> gén --> proteín --> vlastnosť
4) gén --> DNA --> vlastnosť --> proteín

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Zvoľte správnu postupnosť prenosu informácií v procese syntézy bielkovín v bunke
1) DNA -> messenger RNA -> proteín
2) DNA -> transferová RNA -> proteín
3) ribozomálna RNA -> transferová RNA -> proteín
4) ribozomálna RNA -> DNA -> transferová RNA -> proteín

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Rovnaká aminokyselina zodpovedá antikodónu CAA na transferovej RNA a tripletu na DNA
1) CAA
2) TSUU
3) GTT
4) GAA

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. AAU antikodón na transferovej RNA zodpovedá tripletu na DNA
1) TTA
2) AAT
3) AAA
4) TTT

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Každá aminokyselina v bunke je kódovaná
1) jedna molekula DNA
2) niekoľko trojíc
3) viaceré gény
4) jeden nukleotid

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Funkčná jednotka genetického kódu
1) nukleotid
2) triplet
3) aminokyselina
4) tRNA

Odpoveď

Vyberte tri možnosti. V dôsledku reakcií matricového typu sa syntetizujú molekuly
1) polysacharidy
2) DNA
3) monosacharidy
4) mRNA
5) lipidy
6) veverička

Odpoveď

1. Určte postupnosť procesov, ktoré zabezpečujú biosyntézu bielkovín. Zapíšte si zodpovedajúcu postupnosť čísel.
1) tvorba peptidových väzieb medzi aminokyselinami
2) pripojenie antikodónu tRNA ku komplementárnemu kodónu mRNA
3) syntéza molekúl mRNA na DNA
4) pohyb mRNA v cytoplazme a jej umiestnenie na ribozóme
5) dodanie aminokyselín do ribozómu pomocou tRNA

Odpoveď

2. Stanovte postupnosť procesov biosyntézy bielkovín v bunke. Zapíšte si zodpovedajúcu postupnosť čísel.
1) tvorba peptidovej väzby medzi aminokyselinami
2) interakcia kodónu mRNA a antikodónu tRNA
3) uvoľnenie tRNA z ribozómu
4) spojenie mRNA s ribozómom
5) uvoľnenie mRNA z jadra do cytoplazmy
6) syntéza mRNA

Odpoveď

3. Nastavte postupnosť procesov v biosyntéze bielkovín. Zapíšte si zodpovedajúcu postupnosť čísel.
1) syntéza mRNA na DNA
2) dodanie aminokyselín do ribozómu
3) tvorba peptidovej väzby medzi aminokyselinami
4) pripojenie aminokyseliny k tRNA
5) spojenie mRNA s dvoma podjednotkami ribozómov

Odpoveď

4. Nastavte postupnosť krokov v biosyntéze bielkovín. Zapíšte si zodpovedajúcu postupnosť čísel.
1) oddelenie molekuly proteínu od ribozómu
2) pripojenie tRNA k štartovaciemu kodónu
3) transkripcia
4) predĺženie polypeptidového reťazca
5) uvoľnenie mRNA z jadra do cytoplazmy

Odpoveď

5. Nastavte správnu postupnosť procesov biosyntézy bielkovín. Zapíšte si zodpovedajúcu postupnosť čísel.
1) pripojenie aminokyseliny k peptidu
2) syntéza mRNA na DNA
3) kodónové rozpoznávanie antikodónu
4) asociácia mRNA s ribozómom
5) uvoľnenie mRNA do cytoplazmy

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Ktorý antikodón prenosovej RNA zodpovedá tripletu TGA v molekule DNA
1) ACU
2) ZUG
3) UGA
4) AHA

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Genetický kód je univerzálny, pretože
1) každá aminokyselina je kódovaná tripletom nukleotidov
2) miesto aminokyseliny v molekule proteínu je určené rôznymi tripletmi
3) je to rovnaké pre všetky tvory žijúce na Zemi
4) niekoľko tripletov kóduje jednu aminokyselinu

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Úsek DNA obsahujúci informáciu o jednom polypeptidovom reťazci sa nazýva tzv
1) chromozóm
2) triplet
3) genóm
4) kód

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Preklad je proces, ktorým
1) počet reťazcov DNA sa zdvojnásobí
2) mRNA sa syntetizuje na templáte DNA
3) proteíny sa syntetizujú na templáte mRNA v ribozóme
4) vodíkové väzby medzi molekulami DNA sú prerušené

Odpoveď

Vyberte tri možnosti. Na rozdiel od fotosyntézy prebieha biosyntéza bielkovín
1) v chloroplastoch
2) v mitochondriách
3) pri plastických výmenných reakciách
4) v reakciách maticového typu
5) v lyzozómoch
6) v leukoplastoch

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Translačná matrica je molekula
1) tRNA
2) DNA
3) rRNA
4) mRNA

Odpoveď

Všetky nižšie uvedené znaky okrem dvoch možno použiť na opis funkcií nukleových kyselín v bunke. Identifikujte dva znaky, ktoré „vypadnú“ zo všeobecného zoznamu, a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené v tabuľke.
1) vykonávať homeostázu
2) prenos dedičnej informácie z jadra do ribozómu
3) podieľať sa na biosyntéze bielkovín
4) sú súčasťou bunkovej membrány
5) transport aminokyselín

Odpoveď

AMINOKYSELINY - KODÓNY mRNA
Koľko kodónov mRNA kóduje informácie o 20 aminokyselinách? Do odpovede zapíšte iba príslušné číslo.

Odpoveď

AMINOKYSELINY - NUKLEOTIDY mRNA
1. Polypeptidová oblasť pozostáva z 28 aminokyselinových zvyškov. Určte počet nukleotidov v oblasti mRNA obsahujúcej informácie o primárnej štruktúre proteínu.

Odpoveď

2. Koľko nukleotidov obsahuje mRNA, ak z nej syntetizovaný proteín pozostáva zo 180 aminokyselinových zvyškov? Do odpovede zapíšte iba príslušné číslo.

Odpoveď

AMINOKYSELINY - DNA NUKLEOTIDY
1. Proteín pozostáva zo 140 aminokyselinových zvyškov. Koľko nukleotidov je v oblasti génu, v ktorej je zakódovaná primárna štruktúra tohto proteínu?

Odpoveď

2. Proteín pozostáva zo 180 aminokyselinových zvyškov. Koľko nukleotidov je v géne, ktorý kóduje sekvenciu aminokyselín v tomto proteíne. Do odpovede zapíšte iba príslušné číslo.

Odpoveď

3. Fragment molekuly DNA kóduje 36 aminokyselín. Koľko nukleotidov obsahuje tento fragment DNA? Do odpovede zapíšte zodpovedajúce číslo.

Odpoveď

4. Polypeptid pozostáva z 20 aminokyselinových jednotiek. Určte počet nukleotidov v génovej oblasti kódujúcej tieto aminokyseliny v polypeptide. Napíšte svoju odpoveď ako číslo.

Odpoveď

5. Koľko nukleotidov v génovej oblasti kóduje proteínový fragment s 25 aminokyselinovými zvyškami? Zapíšte si správne číslo vašej odpovede.

Odpoveď

6. Koľko nukleotidov vo fragmente reťazca templátu DNA kóduje 55 aminokyselín v polypeptidovom fragmente? Do odpovede zapíšte iba príslušné číslo.

Odpoveď

AMINOKYSELINY - tRNA
1. Koľko tRNA sa podieľalo na syntéze bielkovín, ktorá zahŕňa 130 aminokyselín? Napíšte do odpovede správne číslo.

Odpoveď

2. Fragment molekuly proteínu pozostáva z 25 aminokyselín. Koľko molekúl tRNA sa podieľalo na jej tvorbe? Do odpovede zapíšte iba príslušné číslo.

Odpoveď

AMINOKYSELINY - TROJKY
1. Koľko tripletov obsahuje fragment molekuly DNA, ktorý kóduje 36 aminokyselín? Do odpovede zapíšte zodpovedajúce číslo.

Odpoveď

2. Koľko tripletov kóduje 32 aminokyselín? Zapíšte si správne číslo vašej odpovede.

Odpoveď

NUKLEOTIDY - AMINOKYSELINY
1. Aký je počet aminokyselín kódovaných v génovej časti obsahujúcej 129 nukleotidových zvyškov?

Odpoveď

2. Koľko aminokyselín kóduje 900 nukleotidov? Zapíšte si správne číslo vašej odpovede.

Odpoveď

3. Aký je počet aminokyselín v bielkovine, ak jej kódujúci gén pozostáva zo 600 nukleotidov? Zapíšte si správne číslo vašej odpovede.

Odpoveď

4. Koľko aminokyselín kóduje 1203 nukleotidov? Ako odpoveď napíšte iba počet aminokyselín.

Odpoveď

5. Koľko aminokyselín je potrebných na syntézu polypeptidu, ak mRNA, ktorá ho kóduje, obsahuje 108 nukleotidov? Do odpovede zapíšte iba príslušné číslo.

Odpoveď

mRNA NUKLEOTIDY - DNA NUKLEOTIDY
Na syntéze proteínov sa zúčastňuje molekula mRNA, ktorej fragment obsahuje 33 nukleotidových zvyškov. Určte počet nukleotidových zvyškov v oblasti reťazca templátu DNA.

Odpoveď

NUKLEOTIDY - tRNA
Koľko molekúl transportnej RNA sa podieľalo na translácii, ak časť génu obsahuje 930 nukleotidových zvyškov?

Odpoveď

TROJČINKY - NUKLEOTIDOVÁ mRNA
Koľko nukleotidov je vo fragmente molekuly mRNA, ak fragment kódujúceho reťazca DNA obsahuje 130 tripletov? Do odpovede zapíšte iba príslušné číslo.

Odpoveď

tRNA - AMINOKYSELINY
Určte počet aminokyselín v proteíne, ak sa do procesu translácie zapojilo 150 molekúl tRNA. Do odpovede zapíšte iba príslušné číslo.

Odpoveď

JEDNODUCHO
Koľko nukleotidov tvorí jeden kodón mRNA?

Odpoveď

Koľko nukleotidov tvorí jeden stop kodón mRNA?

Odpoveď

Koľko nukleotidov tvorí antikodón tRNA?

Odpoveď

ŤAŽKÉ
Proteín má relatívnu molekulovú hmotnosť 6000. Určte počet aminokyselín v molekule proteínu, ak relatívna molekulová hmotnosť jedného aminokyselinového zvyšku je 120. Vo svojej odpovedi zapíšte iba zodpovedajúce číslo.

Odpoveď

V dvoch vláknach molekuly DNA je 3000 nukleotidov. Informácie o štruktúre proteínu sú zakódované na jednom z reťazcov. Spočítajte, koľko aminokyselín je kódovaných na jednom reťazci DNA. Ako odpoveď zapíšte iba číslo zodpovedajúce počtu aminokyselín.

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Rovnaká aminokyselina zodpovedá UCA antikodónu na transferovej RNA a tripletu v géne na DNA
1) GTA
2) ACA
3) TGT
4) TCA

Odpoveď

Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Syntéza hemoglobínu v bunke riadi určitý segment molekuly DNA, ktorý je tzv
1) kodón
2) triplet
3) genetický kód
4) genóm

Odpoveď

V ktorých z nasledujúcich bunkových organel prebiehajú reakcie syntézy matrice? Identifikujte tri pravdivé tvrdenia zo všeobecného zoznamu a zapíšte čísla, pod ktorými sú uvedené.
1) centrioly
2) lyzozómy
3) Golgiho aparát
4) ribozómy
5) mitochondrie
6) chloroplasty

Odpoveď

Zvážte obrázok zobrazujúci procesy prebiehajúce v bunke a uveďte A) názov procesu označený písmenom A, B) názov procesu označený písmenom B, C) názov typu chemikálie reakcie. Pre každé písmeno vyberte príslušný výraz z poskytnutého zoznamu.
1) replikácia
2) transkripcia
3) vysielať
4) denaturácia
5) exotermické reakcie
6) substitučné reakcie
7) reakcie syntézy matrice
8) štiepne reakcie

Odpoveď

Pozrite sa na obrázok a napíšte (A) názov procesu 1, (B) názov procesu 2, (c) konečný produkt procesu 2. Pre každé písmeno vyberte vhodný termín alebo pojem z poskytnutého zoznamu.
1) tRNA
2) polypeptid
3) ribozóm
4) replikácia
5) vysielať
6) konjugácia
7) ATP
8) transkripcia

Odpoveď

Vytvorte súlad medzi procesmi a štádiami syntézy proteínov: 1) transkripcia, 2) translácia. Napíšte čísla 1 a 2 v správnom poradí.
A) Prenos aminokyselín t-RNA
B) DNA je zapojená
C) syntéza i-RNA
D) tvorba polypeptidového reťazca
D) sa vyskytuje na ribozóme

Odpoveď

Všetky funkcie uvedené nižšie, okrem dvoch, sa používajú na popis procesu znázorneného na obrázku. Identifikujte dva znaky, ktoré „vypadnú“ zo všeobecného zoznamu, a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené.
1) podľa princípu komplementarity sa nukleotidová sekvencia molekuly DNA preloží do nukleotidovej sekvencie molekúl rôznych typov RNA
2) proces prekladu nukleotidovej sekvencie do aminokyselinovej sekvencie
3) proces prenosu genetickej informácie z jadra do miesta syntézy bielkovín
4) proces prebieha v ribozómoch
5) výsledok procesu - syntéza RNA

Odpoveď

Molekulová hmotnosť polypeptidu je 30 000 USD. Určte dĺžku génu, ktorý ho kóduje, ak molekulová hmotnosť jednej aminokyseliny je v priemere 100 a vzdialenosť medzi nukleotidmi v DNA je 0,34 nm. Do odpovede zapíšte iba príslušné číslo.

Odpoveď

Vyberte si z nižšie uvedených reakcií dve súvisiace s reakciami syntézy matrice. Zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené.
1) syntéza celulózy
2) Syntéza ATP
3) biosyntéza bielkovín
4) oxidácia glukózy
5) replikácia DNA

Odpoveď

Vyberte tri správne odpovede zo šiestich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené v tabuľke. Matricové reakcie v bunke zahŕňajú
1) replikácia DNA
2) fotolýza vody
3) Syntéza RNA
4) chemosyntéza
5) biosyntéza bielkovín
6) Syntéza ATP

Odpoveď

Všetky nasledujúce znaky, okrem dvoch, možno použiť na opis procesu biosyntézy proteínov v bunke. Identifikujte dve funkcie, ktoré „vypadnú“ zo všeobecného zoznamu, a ako odpoveď zapíšte čísla, pod ktorými sú uvedené.
1) Proces prebieha v prítomnosti enzýmov.
2) Ústrednú úlohu v tomto procese majú molekuly RNA.
3) Proces je sprevádzaný syntézou ATP.
4) Aminokyseliny slúžia ako monoméry na tvorbu molekúl.
5) Zostavenie proteínových molekúl sa uskutočňuje v lyzozómoch.

Odpoveď

Nájdite tri chyby v danom texte. Uveďte počet návrhov, v ktorých sú predložené.(1) Počas biosyntézy proteínov dochádza k reakciám syntézy matrice. (2) Reakcie syntézy matrice zahŕňajú iba replikačné a transkripčné reakcie. (3) V dôsledku transkripcie sa syntetizuje mRNA, ktorej templátom je celá molekula DNA. (4) Po prechode cez póry jadra vstupuje mRNA do cytoplazmy. (5) Messenger RNA sa podieľa na syntéze tRNA. (6) Transferová RNA poskytuje aminokyseliny na zostavenie proteínov. (7) Energia molekúl ATP sa vynakladá na spojenie každej z aminokyselín s tRNA.

Odpoveď

Všetky nasledujúce pojmy okrem dvoch sa používajú na opis prekladu. Identifikujte dva znaky, ktoré „vypadnú“ zo všeobecného zoznamu, a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené.
1) syntéza matrice
2) mitotické vreteno
3) polyzóm
4) peptidová väzba
5) vyššie mastné kyseliny

Odpoveď

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

Sériu článkov popisujúcich vznik Občianskeho zákonníka možno považovať za skúmanie udalostí, o ktorých máme len veľmi málo stôp. Pochopenie týchto článkov si však vyžaduje trochu úsilia na pochopenie molekulárnych mechanizmov syntézy bielkovín. Tento článok je úvodným článkom k sérii autopublikácií venovaných pôvodu genetického kódu a je tým najlepším miestom, kde sa s touto témou začať zoznamovať.
Zvyčajne genetický kód(GC) je definovaná ako metóda (pravidlo) kódovania proteínu na primárnej štruktúre DNA alebo RNA. V literatúre sa najčastejšie píše, že ide o korešpondenciu jedna ku jednej sekvencii troch nukleotidov v géne s jednou aminokyselinou v syntetizovanom proteíne alebo koncovom bode syntézy proteínov. V tejto definícii sú však dve chyby. To znamená 20 takzvaných kanonických aminokyselín, ktoré sú súčasťou bielkovín všetkých živých organizmov bez výnimky. Tieto aminokyseliny sú proteínové monoméry. Chyby sú nasledujúce:

1) Kanonických aminokyselín nie je 20, ale len 19. Aminokyselinou môžeme nazvať látku, ktorá súčasne obsahuje aminoskupinu -NH 2 a karboxylovú skupinu - COOH. Faktom je, že proteínový monomér - prolín - nie je aminokyselina, pretože obsahuje iminoskupinu namiesto aminoskupiny, takže je správnejšie nazývať prolín iminokyselinou. V budúcnosti však vo všetkých článkoch o HA napíšem pre pohodlie asi 20 aminokyselín, čo naznačuje uvedené nuansy. Aminokyselinové štruktúry sú znázornené na obr. jeden.

Ryža. 1. Štruktúry kanonických aminokyselín. Aminokyseliny majú konštantné časti, označené na obrázku čiernou farbou, a variabilné (alebo radikály) označené červenou farbou.

2) Zhoda aminokyselín s kodónmi nie je vždy jednoznačná. Nižšie nájdete informácie o porušení prípadov jedinečnosti.

Výskyt HA znamená výskyt kódovanej syntézy proteínov. Táto udalosť je jednou z kľúčových pre evolučné formovanie prvých živých organizmov.

Štruktúra HA je znázornená v kruhovej forme na obr. 2.

Ryža. 2. Genetický kód v kruhovom tvare. Vnútorný kruh je prvé písmeno kodónu, druhé kruh - druhé písmeno kodónu, tretí kruh - tretie písmeno kodónu, štvrtý kruh - označenie aminokyselín v trojpísmenovej skratke; P - polárne aminokyseliny, NP - nepolárne aminokyseliny. Pre prehľadnosť symetrie je dôležité zvolené poradie symbolov U-C-A-G.

Poďme teda k popisu hlavných vlastností HA.

1. Trojnásobnosť. Každá aminokyselina je kódovaná sekvenciou troch nukleotidov.

2. Prítomnosť intergenetických interpunkčných znamienok. Medzigénne interpunkčné znamienka zahŕňajú sekvencie nukleových kyselín, na ktorých začína alebo končí translácia.

Preklad Nemôžem začať žiadnym kodónom, ale iba presne definovaným - počnúc. Štartovacím kodónom je triplet AUG, ktorý spúšťa transláciu. V tomto prípade tento triplet kóduje buď metionín, alebo inú aminokyselinu formylmetionín (u prokaryotov), ​​ktorú je možné zapnúť iba na začiatku syntézy bielkovín. Na konci každého génu kódujúceho polypeptid je aspoň jeden z 3 terminačné kodóny, alebo brzdové svetlá: UAA, UAG, UGA. Ukončujú transláciu (tzv. syntézu proteínov na ribozóme).

3. Kompaktnosť alebo absencia intragénnych interpunkčných znamienok. V géne je každý nukleotid súčasťou významného kodónu.

4. Neprekrývajúce sa. Kodóny sa navzájom neprekrývajú, každý má svoj vlastný usporiadaný súbor nukleotidov, ktorý sa neprekrýva s podobnými súbormi susedných kodónov.

5. Degenerácia. Opačná zhoda v smere aminokyselina-kodón je nejednoznačná. Táto vlastnosť sa nazýva degenerácia. séria je súbor kodónov kódujúcich jednu aminokyselinu, inými slovami, je to skupina ekvivalentné kodóny. Predstavte si kodón ako XYZ. Ak XY definuje „význam“ (t. j. aminokyselinu), potom sa nazýva kodón silný. Ak je na určenie významu kodónu potrebné určité Z, potom sa takýto kodón nazýva slabý.

Degenerácia kódu úzko súvisí s nejednoznačnosťou párovania kodón-antikodón (antikodón znamená sekvenciu troch nukleotidov na tRNA, ktorá sa môže komplementárne spárovať s kodónom na messengerovej RNA (podrobnejšie o tom pozri dva články: Molekulárne mechanizmy na zabezpečenie degenerácie kódu a Lagerquistovo pravidlo. Fyzikálno-chemické zdôvodnenie symetrií a Rumerových vzťahov). Jeden antikodón na tRNA dokáže rozpoznať jeden až tri kodóny na mRNA.

6.Jednoznačnosť. Každý triplet kóduje iba jednu aminokyselinu alebo je terminátorom translácie.

Sú známe tri výnimky.

Najprv. U prokaryotov na prvej pozícii (veľké písmeno) kóduje formylmetionín a na ktoromkoľvek inom - metionín. Na začiatku génu je formylmetionín kódovaný ako obvyklým kodónom metionínu AUG, tak aj valínovým kodónom GUG alebo UUG. leucínový kodón, ktorý v géne kóduje valín, respektíve leucín.

V mnohých proteínoch sa formylmetionín odštiepi alebo sa odstráni formylová skupina, v dôsledku čoho sa formylmetionín premení na obyčajný metionín.

Po druhé. V roku 1986 niekoľko skupín výskumníkov naraz objavilo, že na mRNA môže terminačný kodón UGA kódovať selenocysteín ​​(pozri obr. 3), za predpokladu, že za ním nasleduje špeciálna nukleotidová sekvencia.

Ryža. 3. Štruktúra 21. aminokyseliny – selenocysteínu.

o E. coli(toto je latinský názov pre Escherichia coli) selenocysteyl-tRNA počas translácie a rozpoznáva kodón UGA v mRNA, ale len v určitom kontexte e: pre rozpoznanie kodónu UGA ako zmysluplného je sekvencia dlhá 45 nukleotidov umiestnená za kodón UGA je dôležitý.

Uvažovaný príklad ukazuje, že v prípade potreby môže živý organizmus zmeniť význam štandardného genetického kódu. V tomto prípade je genetická informácia obsiahnutá v génoch zakódovaná zložitejším spôsobom. Význam kodónu je určený v kontexte e s určitou dlhou sekvenciou nukleotidov a za účasti niekoľkých vysoko špecifických proteínových faktorov. Je dôležité, že selenocysteín ​​tRNA bol nájdený u predstaviteľov všetkých troch vetiev života (archaea, eubaktérie a eukaryoty), čo naznačuje starobylosť pôvodu syntézy selenocysteínu a možno aj jeho prítomnosť u posledného univerzálneho spoločného predka ( o tom bude reč v iných článkoch). Selenocysteín sa s najväčšou pravdepodobnosťou nachádza vo všetkých živých organizmoch bez výnimky. Ale v každom jednotlivom organizme sa selenocysteín nenachádza vo viac ako niekoľkých desiatkach proteínov. Je súčasťou aktívnych miest enzýmov, v mnohých homológoch, ktorých bežný cysteín môže fungovať v podobnej polohe.

Až donedávna sa verilo, že kodón UGA možno čítať buď ako selenocysteín, alebo ako terminál, ale nedávno sa ukázalo, že u nálevníkov Euplotes Kodón UGA kóduje buď cysteín alebo selenocysteín. Cm." Genetický kód umožňuje nezrovnalosti“

Tretia výnimka. V niektorých prokaryotoch (5 druhov archaea a jedna eubaktéria – informácie na Wikipédii sú veľmi zastarané) sa nachádza špeciálna kyselina – pyrolyzín (obr. 4). Je kódovaný UAG tripletom, ktorý v kanonickom kóde slúži ako terminátor prekladu. Predpokladá sa, že v tomto prípade, podobne ako v prípade kódovania selenocysteínu, sa čítanie UAG ako pyrolyzínového kodónu vyskytuje v dôsledku špeciálnej štruktúry na mRNA. Pyrrolyzínová tRNA obsahuje antikodón CTA a je aminoacylovaná APCázami triedy 2 (klasifikácia APCáz nájdete v článku „Kodázy pomáhajú pochopiť, ako genetický kód ").

UAG sa zriedka používa ako stop kodón, a ak áno, často za ním nasleduje ďalší stop kodón.

Ryža. 4. Štruktúra 22. aminokyseliny pyrolyzínu.

7. Všestrannosť. Po dokončení dekódovania Občianskeho zákonníka v polovici 60. rokov minulého storočia sa dlho verilo, že kód je rovnaký vo všetkých organizmoch, čo naznačuje jednotu pôvodu všetkého života na Zemi.

Pokúsme sa pochopiť, prečo je GC univerzálny. Faktom je, že ak by sa v tele zmenilo aspoň jedno kódovacie pravidlo, viedlo by to k tomu, že by sa zmenila štruktúra významnej časti bielkovín. Takáto zmena by bola príliš dramatická a preto takmer vždy smrteľná, pretože zmena významu iba jedného kodónu môže ovplyvniť v priemere 1/64 všetkých aminokyselinových sekvencií.

Z toho vyplýva jedna veľmi dôležitá myšlienka – HA sa od svojho vzniku pred viac ako 3,5 miliardami rokov takmer nezmenila. A preto jeho štruktúra nesie stopu jeho výskytu a analýza tejto štruktúry môže pomôcť pochopiť, ako presne môže GC vzniknúť.

V skutočnosti sa HA môže mierne líšiť v baktériách, mitochondriách, jadrovom kóde niektorých nálevníkov a kvasiniek. V súčasnosti existuje minimálne 17 genetických kódov, ktoré sa od kanonického líšia o 1-5 kodónov.Celkovo sa vo všetkých známych variantoch odchýlok od univerzálneho GC používa 18 rôznych substitúcií sense a kodónu. Najviac odchýlok od štandardného kódu je známych v mitochondriách - 10. Je pozoruhodné, že mitochondrie stavovcov, ploskokožcov, ostnatokožcov sú kódované rôznymi kódmi a plesňové huby, prvoky a coelenteráty - jedným.

Evolučná blízkosť druhov nie je v žiadnom prípade zárukou, že majú podobné GC. Genetické kódy sa môžu líšiť aj medzi rôznymi typmi mykoplazmy (niektoré druhy majú kanonický kód, zatiaľ čo iné sú odlišné). Podobná situácia je pozorovaná pre kvasinky.

Je dôležité poznamenať, že mitochondrie sú potomkami symbiotických organizmov, ktoré sa prispôsobili životu vo vnútri buniek. Majú značne redukovaný genóm, niektoré z génov sa presunuli do bunkového jadra. Preto zmeny HA u nich už nie sú také dramatické.

Neskôr objavené výnimky sú mimoriadne zaujímavé z evolučného hľadiska, pretože môžu pomôcť objasniť mechanizmy vývoja kódu.

Stôl 1.

Mitochondriálne kódy v rôznych organizmoch.

kodón	Univerzálny kód	Mitochondriálne kódy
		Stavovce	Bezstavovce	Kvasnice	Rastliny
UGA	STOP	trp	trp	trp	STOP
AUA	ile	Met	Met	Met	ile
CUA	Leu	Leu	Leu	Thr	Leu
AGA	Arg	STOP	Ser	Arg	Arg
AGG	Arg	STOP	Ser	Arg	Arg

Tri mechanizmy na zmenu aminokyseliny kódovanej kódom.

Prvým je, keď niektorý kodón nie je použitý (alebo takmer nepoužívaný) niektorým organizmom kvôli nerovnomernému výskytu niektorých nukleotidov (GC-zloženie), alebo kombinácií nukleotidov. V dôsledku toho môže takýto kodón úplne vymiznúť z používania (napríklad v dôsledku straty zodpovedajúcej tRNA) a v budúcnosti môže byť použitý na kódovanie inej aminokyseliny bez toho, aby došlo k významnému poškodeniu tela. Tento mechanizmus je pravdepodobne zodpovedný za objavenie sa niektorých dialektov kódov v mitochondriách.

Druhým je transformácia stop kodónu na význam nového. V tomto prípade môžu mať niektoré z preložených proteínov prídavky. Situáciu však čiastočne zachraňuje fakt, že mnohé gény často končia nie jedným, ale dvoma stop kodónmi, keďže sú možné chyby prekladu, pri ktorých sa stop kodóny čítajú ako aminokyseliny.

Tretím je možné nejednoznačné čítanie určitých kodónov, ako sa to vyskytuje u niektorých húb.

8 . Konektivita. Nazývajú sa skupiny ekvivalentných kodónov (t. j. kodónov, ktoré kódujú rovnakú aminokyselinu). séria. GC obsahuje 21 sérií vrátane stop kodónov. V nasledujúcom texte sa pre istotu bude nazývať akákoľvek skupina kodónov spojka, ak z každého kodónu tejto skupiny je možné prejsť na všetky ostatné kodóny tej istej skupiny postupnými nukleotidovými substitúciami. Z 21 sérií je spojených 18. 2 série obsahujú každý jeden kodón a len 1 séria pre aminokyselinu serín je nepripojená a delí sa na 2 spojené podsérie.

Ryža. 5. Grafy konektivity pre niektoré série kódov. a - spojená séria valínu; b - spojené série leucínu; serínová séria nesúvisí a delí sa na dve spojené podsérie. Obrázok je prevzatý z článku V.A. Ratner" Genetický kód ako systém."

Vlastnosť konektivity možno vysvetliť skutočnosťou, že počas obdobia tvorby HA zachytila ​​nové kodóny, ktoré sa minimálne líšili od už používaných.

9. Pravidelnosť vlastnosti aminokyselín koreňmi tripletov. Všetky aminokyseliny kódované U tripletmi sú nepolárne, nemajú extrémne vlastnosti a veľkosti a majú alifatické radikály. Všetky triplety C-koreňových koreňov majú silné zásady a nimi kódované aminokyseliny sú relatívne malé. Všetky triplety s koreňom A majú slabé bázy a kódujú nie malé polárne aminokyseliny. G-koreňové kodóny sa vyznačujú extrémnymi a abnormálnymi variantmi aminokyselín a sérií. Kódujú najmenšiu aminokyselinu (glycín), najdlhšiu a najplochú (tryptofán), najdlhšiu a „najnemotornejšiu“ (arginín), najreaktívnejšiu (cysteín) a tvoria abnormálnu podskupinu serínu.

10. Blokovosť. Univerzálny CC je „blokový“ kód. To znamená, že aminokyseliny s podobnými fyzikálno-chemickými vlastnosťami sú kódované kodónmi, ktoré sa navzájom líšia jednou bázou. Blokovosť kódu je jasne viditeľná na nasledujúcom obrázku.

Ryža. 6. Bloková štruktúra Občianskeho zákonníka. Biela farba označuje aminokyseliny s alkylovou skupinou.

Ryža. 7. Farebné znázornenie fyzikálno-chemických vlastností aminokyselín na základe hodnôt opísaných v kniheStyers "Biochémia". Vľavo - hydrofóbnosť. Vpravo schopnosť vytvárať v proteíne alfa helix. Červená, žltá a modrá farba označujú aminokyseliny s vysokou, strednou a nízkou hydrofóbnosťou (vľavo) alebo zodpovedajúcim stupňom schopnosti vytvárať alfa helix (vpravo).

Vlastnosť blokovosti a pravidelnosti možno vysvetliť aj tým, že počas obdobia tvorby HA zachytila ​​nové kodóny, ktoré sa minimálne líšili od už používaných.

Kodóny s rovnakou prvou bázou (prefix kodónu) kódujú aminokyseliny s podobnými biosyntetickými dráhami. Kodóny aminokyselín patriacich do shikimátových, pyruvátových, aspartátových a glutamátových rodín majú predpony U, G, A a C, v tomto poradí. Cesty starovekej biosyntézy aminokyselín a jej spojenie s vlastnosťami moderného kódu nájdete v „Staroveký dublet genetický kód bola predurčená cestami syntézy aminokyselín." Na základe týchto údajov niektorí výskumníci usudzujú, že na tvorbu kódu mali veľký vplyv biosyntetické vzťahy medzi aminokyselinami. Podobnosť biosyntetických dráh však vôbec neznamená podobnosť fyzikálno-chemických vlastností.

11. Imunita proti hluku. Vo svojej najvšeobecnejšej forme, odolnosť HA voči šumu znamená, že pri náhodných bodových mutáciách a chybách translácie sa fyzikálno-chemické vlastnosti aminokyselín veľmi nemenia.

Nahradenie jedného nukleotidu v triplete vo väčšine prípadov buď nevedie k nahradeniu kódovanej aminokyseliny, alebo vedie k nahradeniu aminokyselinou s rovnakou polaritou.

Jedným z mechanizmov, ktoré zabezpečujú odolnosť GK proti hluku, je jeho degenerácia. Priemerná degenerácia je - počet kódovaných signálov/celkový počet kodónov, kde kódované signály zahŕňajú 20 aminokyselín a znak ukončenia translácie. Priemerná degenerácia pre všetky aminokyseliny a znak ukončenia sú tri kodóny na kódovaný signál.

Na kvantifikáciu odolnosti voči šumu uvádzame dva pojmy. Mutácie nukleotidových substitúcií, ktoré nevedú k zmene triedy kódovanej aminokyseliny, sa nazývajú konzervatívny. Nukleotidové substitučné mutácie, ktoré menia triedu kódovanej aminokyseliny, sa nazývajú radikálny .

Každý triplet umožňuje 9 jednotlivých substitúcií. Celkovo existuje 61 tripletov kódujúcich aminokyseliny, takže počet možných nukleotidových substitúcií pre všetky kodóny je

61 x 9 = 549. Z toho:

Výsledkom 23 nukleotidových substitúcií sú stop kodóny.

134 substitúcií nemení kódovanú aminokyselinu.
230 substitúcií nemení triedu kódovanej aminokyseliny.
162 substitúcií vedie k zmene v triede aminokyselín, t.j. sú radikálne.
Zo 183 substitúcií 3. nukleotidu vedie 7 k objaveniu sa terminátorov translácie a 176 je konzervatívnych.
Zo 183 substitúcií 1. nukleotidu vedie 9 k objaveniu sa terminátorov, 114 je konzervatívnych a 60 je radikálnych.
Zo 183 substitúcií 2. nukleotidu vedie 7 k objaveniu sa terminátorov, 74 je konzervatívnych a 102 je radikálnych.

Na základe týchto výpočtov získame kvantitatívny odhad odolnosti kódu voči šumu ako pomer počtu konzervatívnych náhrad k počtu radikálnych náhrad. Rovná sa 364/162 = 2,25

Pri reálnom hodnotení prínosu degenerácie k imunite proti hluku je potrebné vziať do úvahy frekvenciu výskytu aminokyselín v bielkovinách, ktorá sa u rôznych druhov líši.

Aký je dôvod odolnosti kódu proti šumu? Väčšina výskumníkov verí, že táto vlastnosť je dôsledkom výberu alternatívnych HA.

Stephen Freeland a Lawrence Hurst vygenerovali náhodné takéto kódy a zistili, že iba jeden zo sto alternatívnych kódov nemá o nič menšiu odolnosť voči šumu ako univerzálny GC.
Ešte zaujímavejšia skutočnosť vyšla najavo, keď títo výskumníci zaviedli ďalšie obmedzenie, aby sa zohľadnili skutočné trendy vo vzorcoch mutácií DNA a translačných chybách. Za takýchto podmienok sa LEN JEDEN KÓD Z MILIÓNU MOŽNÝCH ukázal byť lepším ako kanonický kód.
Takáto bezprecedentná vitalita genetického kódu sa dá najľahšie vysvetliť tým, že vznikol ako výsledok prirodzeného výberu. Možno kedysi v biologickom svete existovalo veľa kódov, z ktorých každý mal svoju vlastnú citlivosť na chyby. Organizmus, ktorý sa s nimi lepšie vyrovnal, mal väčšiu šancu na prežitie a kanonický kódex jednoducho vyhral boj o existenciu. Tento predpoklad sa zdá celkom realistický – napokon vieme, že alternatívne kódy existujú. Viac informácií o odolnosti voči hluku nájdete v Coded Evolution (S. Freeland, L. Hurst "Code Evolution". / / Vo svete vedy. - 2004, č. 7).

Na záver navrhujem spočítať počet možných genetických kódov, ktoré je možné vygenerovať pre 20 kanonických aminokyselín. Z nejakého dôvodu mi toto číslo nikdy nenapadlo. Potrebujeme teda mať 20 aminokyselín a stop signál kódovaný MINIMÁLNE JEDEN KODÓN vo vygenerovaných GC.

Mentálne očíslujeme kodóny v určitom poradí. Budeme zdôvodňovať nasledovne. Ak máme presne 21 kodónov, potom každá aminokyselina a stop signál obsadí presne jeden kodón. V tomto prípade bude možných 21 GC!

Ak existuje 22 kodónov, objaví sa ďalší kodón, ktorý môže mať jeden z 21 významov a tento kodón sa môže nachádzať na ktoromkoľvek z 22 miest, zatiaľ čo zvyšné kodóny majú presne jeden odlišný význam y, ako v prípade 21 kodónov. Potom dostaneme počet kombinácií 21!x(21x22).

Ak existuje 23 kodónov, potom, ak budeme argumentovať podobne, dostaneme, že 21 kodónov má presne jeden odlišný význam s (21! možností) a dva kodóny majú 21 rôznych významov a (21 2 významy s na PEVNEJ pozícii týchto kodóny). Počet rôznych pozícií pre tieto dva kodóny bude 23x22. Celkový počet variantov GK pre 23 kodónov - 21!x21 2x23x22

Ak existuje 24 kodónov, potom počet GC bude 21!x21 3x24x23x22, ...

....................................................................................................................

Ak existuje 64 kodónov, potom počet možných GC bude 21!x21 43x64!/21! = 21 43 x 64! ~ 9,1 x 10 145

V každej bunke a organizme sú všetky znaky anatomickej, morfologickej a funkčnej povahy určené štruktúrou proteínov, ktoré sú v nich zahrnuté. Dedičná vlastnosť organizmu je schopnosť syntetizovať určité bielkoviny. Aminokyseliny sa nachádzajú v polypeptidovom reťazci, od ktorého závisia biologické vlastnosti.
Každá bunka má svoju vlastnú sekvenciu nukleotidov v polynukleotidovom reťazci DNA. Toto je genetický kód DNA. Prostredníctvom neho sa zaznamenávajú informácie o syntéze určitých bielkovín. O tom, čo je genetický kód, o jeho vlastnostiach a genetických informáciách, je popísané v tomto článku.

Trochu histórie

Myšlienku, že možno existuje genetický kód, sformulovali J. Gamow a A. Down v polovici dvadsiateho storočia. Opísali, že nukleotidová sekvencia zodpovedná za syntézu konkrétnej aminokyseliny obsahuje najmenej tri väzby. Neskôr dokázali presný počet troch nukleotidov (to je jednotka genetického kódu), ktorý sa nazýval triplet alebo kodón. Celkovo existuje šesťdesiatštyri nukleotidov, pretože molekula kyseliny, kde sa vyskytuje RNA, pozostáva zo zvyškov štyroch rôznych nukleotidov.

Čo je genetický kód

Spôsob kódovania proteínovej sekvencie aminokyselín vďaka sekvencii nukleotidov je charakteristický pre všetky živé bunky a organizmy. Taký je genetický kód.
V DNA sú štyri nukleotidy:

• adenín - A;
• guanín - G;
• cytozín - C;
• tymín - T.

Sú označené veľkými písmenami v latinčine alebo (v ruskojazyčnej literatúre) v ruštine.
RNA má tiež štyri nukleotidy, ale jeden z nich sa líši od DNA:

• adenín - A;
• guanín - G;
• cytozín - C;
• uracil - U.

Všetky nukleotidy sa zoradia do reťazcov a v DNA sa získa dvojitá špirála a v RNA je jednoduchá.
Proteíny sú postavené na dvadsiatich aminokyselinách, kde, umiestnené v určitom poradí, určujú jeho biologické vlastnosti.

Vlastnosti genetického kódu

Trojnásobnosť. Jednotka genetického kódu sa skladá z troch písmen, je to triplet. To znamená, že dvadsať existujúcich aminokyselín je kódovaných tromi špecifickými nukleotidmi nazývanými kodóny alebo tripety. Existuje šesťdesiatštyri kombinácií, ktoré možno vytvoriť zo štyroch nukleotidov. Toto množstvo je viac než dostatočné na zakódovanie dvadsiatich aminokyselín.
Degenerácia. Každá aminokyselina zodpovedá viac ako jednému kodónu, s výnimkou metionínu a tryptofánu.
Jednoznačnosť. Jeden kodón kóduje jednu aminokyselinu. Napríklad v géne zdravého človeka s informáciou o beta cieli hemoglobínu, tripletu GAG a GAA kóduje A u každého, kto má kosáčikovitú anémiu, sa zmení jeden nukleotid.
Kolinearita. Aminokyselinová sekvencia vždy zodpovedá nukleotidovej sekvencii, ktorú gén obsahuje.
Genetický kód je súvislý a kompaktný, čo znamená, že nemá „interpunkčné znamienka“. To znamená, že počnúc určitým kodónom prebieha nepretržité čítanie. Napríklad AUGGUGTSUUAAAUGUG sa bude čítať ako: AUG, GUG, CUU, AAU, GUG. Ale nie AUG, UGG a tak ďalej, ani iným spôsobom.
Všestrannosť. Je to rovnaké pre absolútne všetky suchozemské organizmy, od ľudí po ryby, huby a baktérie.

Tabuľka

V predloženej tabuľke nie sú prítomné všetky dostupné aminokyseliny. Hydroxyprolín, hydroxylyzín, fosfoserín, jódderiváty tyrozínu, cystín a niektoré ďalšie chýbajú, pretože sú to deriváty iných aminokyselín kódovaných mRNA a vznikajúcich po modifikácii proteínu v dôsledku translácie.
Z vlastností genetického kódu je známe, že jeden kodón je schopný kódovať jednu aminokyselinu. Výnimkou je genetický kód, ktorý vykonáva ďalšie funkcie a kódy pre valín a metionín. RNA, ktorá je na začiatku s kodónom, pripája t-RNA, ktorá nesie formylmetion. Po dokončení syntézy sa odštiepi a vezme so sebou formylový zvyšok, ktorý sa premení na metionínový zvyšok. Vyššie uvedené kodóny sú teda iniciátormi syntézy reťazca polypeptidov. Ak nie sú na začiatku, potom sa nelíšia od ostatných.

genetická informácia

Tento pojem znamená program vlastností, ktorý sa prenáša od predkov. Je zakotvený v dedičnosti ako genetický kód.
Implementované počas genetického kódu syntézy proteínov:

• informácie a RNA;
• ribozomálna rRNA.

Informácie sa prenášajú priamou komunikáciou (DNA-RNA-proteín) a spätne (prostredie-proteín-DNA).
Organizmy ho dokážu prijímať, uchovávať, prenášať a využívať najefektívnejšie.
Informácie, ktoré sú zdedené, určujú vývoj organizmu. Ale v dôsledku interakcie s prostredím je jeho reakcia skreslená, vďaka čomu dochádza k evolúcii a vývoju. Do tela sa tak vkladajú nové informácie.

Výpočet zákonov molekulárnej biológie a objav genetického kódu ilustroval potrebu spojenia genetiky s Darwinovou teóriou, na základe ktorej vznikla syntetická evolučná teória – neklasická biológia.
Dedičnosť, variabilita a Darwinov prirodzený výber sú doplnené geneticky podmieneným výberom. Evolúcia sa realizuje na genetickej úrovni prostredníctvom náhodných mutácií a dedenia najcennejších vlastností, ktoré sú najviac prispôsobené prostrediu.

Dešifrovanie ľudského kódu

V deväťdesiatych rokoch bol spustený projekt Human Genome Project, v dôsledku ktorého boli v roku 2000 objavené fragmenty genómu obsahujúce 99,99 % ľudských génov. Fragmenty, ktoré sa nezúčastňujú na syntéze proteínov a nie sú kódované, zostali neznáme. Ich úloha je zatiaľ neznáma.

Chromozóm 1, naposledy objavený v roku 2006, je najdlhší v genóme. Viac ako tristopäťdesiat chorôb, vrátane rakoviny, sa objavuje v dôsledku porúch a mutácií v nej.

Úlohu takéhoto výskumu možno len ťažko preceňovať. Keď zistili, čo je to genetický kód, zistilo sa, aké vzorce sa vyvíjajú, ako sa formuje morfologická štruktúra, psychika, predispozícia k určitým chorobám, metabolizmus a zlozvyky jednotlivcov.

Genetický kód je systém na zaznamenávanie dedičnej informácie v molekulách nukleových kyselín, založený na určitom striedaní nukleotidových sekvencií v DNA alebo RNA, ktoré tvoria kodóny zodpovedajúce aminokyselinám v proteíne.

Vlastnosti genetického kódu.

Genetický kód má niekoľko vlastností.

Trojnásobnosť.

Degenerácia alebo nadbytočnosť.

Jednoznačnosť.

Polarita.

Neprekrývajúce sa.

Kompaktnosť.

Všestrannosť.

Je potrebné poznamenať, že niektorí autori ponúkajú aj ďalšie vlastnosti kódu súvisiace s chemickými vlastnosťami nukleotidov zahrnutých v kóde alebo s frekvenciou výskytu jednotlivých aminokyselín v bielkovinách tela atď. Tieto vlastnosti však vyplývajú z vyššie uvedeného, ​​preto ich tam budeme uvažovať.

a. Trojnásobnosť. Genetický kód, podobne ako mnohé komplexne organizované systémy, má najmenšiu štrukturálnu a najmenšiu funkčnú jednotku. Triplet je najmenšia štruktúrna jednotka genetického kódu. Pozostáva z troch nukleotidov. Kodón je najmenšia funkčná jednotka genetického kódu. Triplety mRNA sa spravidla nazývajú kodóny. V genetickom kóde plní kodón niekoľko funkcií. Po prvé, jeho hlavnou funkciou je, že kóduje jednu aminokyselinu. Po druhé, kodón nemusí kódovať aminokyselinu, ale v tomto prípade má inú funkciu (pozri nižšie). Ako je zrejmé z definície, triplet je pojem, ktorý charakterizuje elementárne konštrukčná jednotka genetický kód (tri nukleotidy). kodón charakterizuje elementárna sémantická jednotka genóm – tri nukleotidy určujú pripojenie k polypeptidovému reťazcu jednej aminokyseliny.

Elementárna štruktúrna jednotka bola najskôr teoreticky dešifrovaná a potom bola jej existencia potvrdená experimentálne. V skutočnosti 20 aminokyselín nemôže byť kódovaných jedným alebo dvoma nukleotidmi. posledné sú len 4. Tri zo štyroch nukleotidov dávajú 4 3 = 64 variantov, čo viac ako pokrýva počet aminokyselín prítomných v živých organizmoch (pozri tabuľku 1).

Kombinácie nukleotidov uvedené v tabuľke 64 majú dva znaky. Po prvé, zo 64 variantov tripletov je len 61 kodónov a kóduje akúkoľvek aminokyselinu, tzv. zmyselné kodóny. Tri triplety nekódujú

aminokyseliny a sú stop signály označujúce koniec translácie. Takéto trojičky sú tri UAA, UAG, UGA, nazývajú sa aj „bezvýznamné“ (nezmyselné kodóny). V dôsledku mutácie, ktorá je spojená s nahradením jedného nukleotidu v triplete iným, môže zo sense kodónu vzniknúť nezmyselný kodón. Tento typ mutácie sa nazýva nezmyselná mutácia. Ak sa takýto stop signál vytvorí vo vnútri génu (v jeho informačnej časti), tak pri syntéze proteínov v tomto mieste bude proces neustále prerušovaný – syntetizuje sa len prvá (pred signálom stop) časť proteínu. Osoba s takouto patológiou bude mať nedostatok bielkovín a bude mať príznaky spojené s týmto nedostatkom. Tento druh mutácie bol napríklad nájdený v géne kódujúcom reťazec beta hemoglobínu. Syntetizuje sa skrátený neaktívny reťazec hemoglobínu, ktorý sa rýchlo zničí. V dôsledku toho sa vytvorí molekula hemoglobínu bez beta reťazca. Je zrejmé, že takáto molekula pravdepodobne nebude plne plniť svoje povinnosti. Existuje závažné ochorenie, ktoré sa vyvíja podľa typu hemolytickej anémie (beta-nulová talasémia, z gréckeho slova "Talas" - Stredozemné more, kde bola táto choroba prvýkrát objavená).

Mechanizmus účinku stop kodónov je odlišný od mechanizmu účinku sense kodónov. Vyplýva to zo skutočnosti, že pre všetky kodóny kódujúce aminokyseliny sa našli zodpovedajúce tRNA. Pre nezmyselné kodóny sa nenašli žiadne tRNA. Preto sa tRNA nezúčastňuje procesu zastavenia syntézy proteínov.

kodónAUG (niekedy GUG v baktériách) nielen kóduje aminokyselinu metionín a valín, ale jeiniciátor vysielania .

b. Degenerácia alebo nadbytočnosť.

61 zo 64 tripletov kóduje 20 aminokyselín. Takýto trojnásobný prebytok počtu tripletov nad počtom aminokyselín naznačuje, že pri prenose informácií možno použiť dve možnosti kódovania. Po prvé, nie všetkých 64 kodónov môže byť zapojených do kódovania 20 aminokyselín, ale iba 20, a po druhé, aminokyseliny môžu byť kódované niekoľkými kodónmi. Štúdie ukázali, že príroda využila druhú možnosť.

Jeho preferencia je jasná. Ak by len 20 zo 64 tripletových variantov bolo zapojených do kódovania aminokyselín, potom by 44 tripletov (zo 64) zostalo nekódujúcich, t.j. nezmyselné (nezmyselné kodóny). Už dávnejšie sme poukázali na to, aká nebezpečná pre život bunky je premena kódujúceho tripletu v dôsledku mutácie na nezmyselný kodón – to výrazne narúša normálnu činnosť RNA polymerázy, čo v konečnom dôsledku vedie k rozvoju chorôb. V súčasnosti sú v našom genóme tri nezmyselné kodóny a teraz si predstavte, čo by sa stalo, keby sa počet nezmyselných kodónov zvýšil asi 15-krát. Je jasné, že v takejto situácii bude prechod normálnych kodónov na nezmyselné kodóny nemerateľne vyšší.

Kód, v ktorom je jedna aminokyselina kódovaná niekoľkými tripletmi, sa nazýva degenerovaný alebo nadbytočný. Takmer každá aminokyselina má niekoľko kodónov. Aminokyselina leucín môže byť teda kódovaná šiestimi tripletmi - UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG. Valín je kódovaný štyrmi tripletmi, fenylalanín dvoma a len tryptofán a metionín kódované jedným kodónom. Vlastnosť, ktorá je spojená so záznamom rovnakej informácie s rôznymi znakmi, sa nazýva degenerácia.

Počet kodónov priradených jednej aminokyseline dobre koreluje s frekvenciou výskytu aminokyseliny v proteínoch.

A to s najväčšou pravdepodobnosťou nie je náhodné. Čím vyššia je frekvencia výskytu aminokyseliny v proteíne, čím častejšie je kodón tejto aminokyseliny prítomný v genóme, tým vyššia je pravdepodobnosť jeho poškodenia mutagénnymi faktormi. Preto je jasné, že mutovaný kodón bude s väčšou pravdepodobnosťou kódovať rovnakú aminokyselinu, ak je vysoko degenerovaný. Z týchto pozícií je degenerácia genetického kódu mechanizmom, ktorý chráni ľudský genóm pred poškodením.

Treba si uvedomiť, že pojem degenerácia sa v molekulárnej genetike používa aj v inom zmysle. Pretože hlavná časť informácie v kodóne pripadá na prvé dva nukleotidy, báza na tretej pozícii kodónu sa ukazuje ako málo dôležitá. Tento jav sa nazýva „degenerácia tretej základne“. Posledná uvedená vlastnosť minimalizuje účinok mutácií. Napríklad je známe, že hlavnou funkciou červených krviniek je transport kyslíka z pľúc do tkanív a oxidu uhličitého z tkanív do pľúc. Túto funkciu vykonáva respiračný pigment - hemoglobín, ktorý vypĺňa celú cytoplazmu erytrocytu. Skladá sa z proteínovej časti – globínu, ktorý je kódovaný zodpovedajúcim génom. Okrem bielkovín obsahuje hemoglobín hém, ktorý obsahuje železo. Mutácie v globínových génoch vedú k objaveniu sa rôznych variantov hemoglobínov. Najčastejšie sú mutácie spojené s substitúcia jedného nukleotidu za iný a objavenie sa nového kodónu v géne, ktorý môže kódovať novú aminokyselinu v polypeptidovom reťazci hemoglobínu. V triplete môže byť v dôsledku mutácie nahradený akýkoľvek nukleotid - prvý, druhý alebo tretí. Je známe, že niekoľko stoviek mutácií ovplyvňuje integritu globínových génov. Blízko 400 z ktorých sú spojené s náhradou jednotlivých nukleotidov v géne a zodpovedajúcou substitúciou aminokyselín v polypeptide. Z týchto iba 100 substitúcie vedú k nestabilite hemoglobínu a rôznym druhom ochorení od ľahkých až po veľmi ťažké. 300 (približne 64 %) substitučných mutácií neovplyvňuje funkciu hemoglobínu a nevedie k patológii. Jedným z dôvodov je vyššie uvedená „degenerácia tretej bázy“, keď nahradenie tretieho nukleotidu v triplete kódujúcom serín, leucín, prolín, arginín a niektoré ďalšie aminokyseliny vedie k objaveniu sa synonymického kodónu. kódujúce rovnakú aminokyselinu. Fenotypovo sa takáto mutácia neprejaví. Naproti tomu akékoľvek nahradenie prvého alebo druhého nukleotidu v triplete v 100 % prípadov vedie k objaveniu sa nového variantu hemoglobínu. Ale ani v tomto prípade nemusí ísť o závažné fenotypové poruchy. Dôvodom je nahradenie aminokyseliny v hemoglobíne inou aminokyselinou podobnou prvej z hľadiska fyzikálno-chemických vlastností. Napríklad, ak je aminokyselina s hydrofilnými vlastnosťami nahradená inou aminokyselinou, ale s rovnakými vlastnosťami.

Hemoglobín pozostáva zo železitej porfyrínovej skupiny hemu (na ňu sú naviazané molekuly kyslíka a oxidu uhličitého) a proteínu – globínu. Dospelý hemoglobín (HbA) obsahuje dva identické - reťaze a dve - reťaze. Molekula - reťazec obsahuje 141 aminokyselinových zvyškov, - reťaz - 146, - a -reťazce sa líšia v mnohých aminokyselinových zvyškoch. Aminokyselinová sekvencia každého globínového reťazca je kódovaná vlastným génom. Génové kódovanie - reťazec sa nachádza na krátkom ramene chromozómu 16, -gén - v krátkom ramene 11. chromozómu. Zmena v kódovaní génov - hemoglobínový reťazec prvého alebo druhého nukleotidu takmer vždy vedie k objaveniu sa nových aminokyselín v proteíne, narušeniu funkcií hemoglobínu a vážnym následkom pre pacienta. Napríklad nahradenie „C“ v jednom z CAU (histidínových) tripletov za „U“ povedie k objaveniu sa nového tripletu UAU kódujúceho inú aminokyselinu - tyrozín. Fenotypicky sa to prejaví vážnym ochorením .. A podobná náhrada v pozícii 63 -reťazec histidínového polypeptidu k tyrozínu destabilizuje hemoglobín. Vyvíja sa methemoglobinémia choroby. Zmena v dôsledku mutácie kyseliny glutámovej na valín na 6. pozícii reťazec je príčinou ťažkého ochorenia – kosáčikovitej anémie. Nepokračujme v smutnom zozname. Poznamenávame len, že pri nahradení prvých dvoch nukleotidov sa aminokyselina môže javiť ako podobná fyzikálno-chemickým vlastnostiam predchádzajúcej. Teda nahradenie 2. nukleotidu v jednom z tripletov kódujúcich kyselinu glutámovú (GAA) v -reťazec na „Y“ vedie k objaveniu sa nového tripletu (GUA) kódujúceho valín a nahradenie prvého nukleotidu „A“ vytvára AAA triplet kódujúci aminokyselinu lyzín. Kyselina glutámová a lyzín majú podobné fyzikálno-chemické vlastnosti – obe sú hydrofilné. Valín je hydrofóbna aminokyselina. Preto nahradenie hydrofilnej kyseliny glutámovej hydrofóbnym valínom výrazne mení vlastnosti hemoglobínu, čo v konečnom dôsledku vedie k rozvoju kosáčikovitej anémie, zatiaľ čo nahradenie hydrofilnej kyseliny glutámovej hydrofilným lyzínom mení funkciu hemoglobínu v menšej miere – pacienti vyvinúť miernu formu anémie. V dôsledku nahradenia tretej bázy môže nový triplet kódovať rovnaké aminokyseliny ako predchádzajúci. Napríklad, ak bol uracil nahradený cytozínom v triplete CAH a vznikol triplet CAC, potom sa u človeka prakticky nezistia žiadne fenotypové zmeny. Je to pochopiteľné, pretože Oba triplety kódujú rovnakú aminokyselinu, histidín.

Na záver je vhodné zdôrazniť, že degenerácia genetického kódu a degenerácia tretej bázy zo všeobecnej biologickej pozície sú ochrannými mechanizmami, ktoré sú v evolúcii zakomponované v jedinečnej štruktúre DNA a RNA.

v. Jednoznačnosť.

Každý triplet (okrem nezmyselných) kóduje iba jednu aminokyselinu. Teda v smere kodón - aminokyselina je genetický kód jednoznačný, v smere aminokyselina - kodón - nejednoznačný (degenerovaný).

jednoznačné

kodónová aminokyselina

degenerovať

A v tomto prípade je zrejmá potreba jednoznačnosti v genetickom kóde. V inom variante by sa počas translácie toho istého kodónu do proteínového reťazca vložili rôzne aminokyseliny a v dôsledku toho by sa vytvorili proteíny s rôznymi primárnymi štruktúrami a rôznymi funkciami. Metabolizmus bunky by prešiel na spôsob fungovania „jeden gén – niekoľko polypeptidov“. Je jasné, že v takejto situácii by sa regulačná funkcia génov úplne stratila.

g) Polarita

Čítanie informácií z DNA a z mRNA prebieha iba jedným smerom. Polarita je nevyhnutná na definovanie štruktúr vyššieho rádu (sekundárne, terciárne atď.). Predtým sme hovorili o tom, že štruktúry nižšieho rádu určujú štruktúry vyššieho rádu. Terciárna štruktúra a štruktúry vyššieho rádu v proteínoch sa vytvárajú okamžite, akonáhle sa syntetizovaný reťazec RNA vzdiali od molekuly DNA alebo sa polypeptidový reťazec vzdiali od ribozómu. Zatiaľ čo voľný koniec RNA alebo polypeptidu získa terciárnu štruktúru, druhý koniec reťazca sa stále syntetizuje na DNA (ak je RNA transkribovaná) alebo ribozóme (ak je polypeptid transkribovaný).

Jednosmerný proces čítania informácií (pri syntéze RNA a proteínu) je preto nevyhnutný nielen pre určenie sekvencie nukleotidov alebo aminokyselín v syntetizovanej látke, ale aj pre rigidné určenie sekundárnych, terciárnych atď. štruktúry.

e) Neprekrývajúce sa.

Kód sa môže, ale nemusí prekrývať. Vo väčšine organizmov sa kód neprekrýva. V niektorých fágoch sa našiel prekrývajúci sa kód.

Podstatou neprekrývajúceho sa kódu je, že nukleotid jedného kodónu nemôže byť súčasne nukleotidom iného kodónu. Ak by sa kód prekrýval, potom sekvencia siedmich nukleotidov (GCUGCUG) by mohla kódovať nie dve aminokyseliny (alanín-alanín) (obr. 33, A) ako v prípade neprekrývajúceho sa kódu, ale tri (ak jeden nukleotid je spoločný) (obr. 33, B) alebo päť (ak sú spoločné dva nukleotidy) (pozri obr. 33, C). V posledných dvoch prípadoch by mutácia akéhokoľvek nukleotidu viedla k porušeniu sekvencie dvoch, troch atď. aminokyseliny.

Zistilo sa však, že mutácia jedného nukleotidu vždy naruší zahrnutie jednej aminokyseliny do polypeptidu. Toto je významný argument v prospech skutočnosti, že kód sa neprekrýva.

Vysvetlime si to na obrázku 34. Hrubé čiary znázorňujú triplety kódujúce aminokyseliny v prípade neprekrývajúceho sa a prekrývajúceho sa kódu. Experimenty jednoznačne ukázali, že genetický kód sa neprekrýva. Bez toho, aby sme zachádzali do podrobností experimentu, poznamenávame, že ak nahradíme tretí nukleotid v nukleotidovej sekvencii (pozri obr. 34)o (označené hviezdičkou) na niektoré iné potom:

1. S neprekrývajúcim sa kódom by proteín riadený touto sekvenciou mal náhradu za jednu (prvú) aminokyselinu (označenú hviezdičkami).

2. Pri prekrývajúcom sa kóde v možnosti A by došlo k zámene v dvoch (prvých a druhých) aminokyselinách (označených hviezdičkami). Podľa možnosti B by substitúcia ovplyvnila tri aminokyseliny (označené hviezdičkami).

Početné experimenty však ukázali, že pri porušení jedného nukleotidu v DNA proteín ovplyvňuje vždy len jednu aminokyselinu, čo je typické pre neprekrývajúci sa kód.

ГЦУГЦУГ ГЦУГЦУГ ГЦУГЦУГ

HCC HCC HCC UHC CUG HCC CUG UGC HCU CUG

*** *** *** *** *** ***

Alanín - Alanín Ala - Cys - Lei Ala - Lei - Lei - Ala - Lei

A B C

neprekrývajúci sa kód prekrývajúci sa kód

Ryža. 34. Schéma vysvetľujúca prítomnosť neprekrývajúceho sa kódu v genóme (vysvetlenie v texte).

Neprekrývanie genetického kódu je spojené s ďalšou vlastnosťou – čítanie informácie začína od určitého bodu – iniciačným signálom. Takýmto iniciačným signálom v mRNA je kodón kódujúci AUG metionín.

Treba poznamenať, že človek má stále malý počet génov, ktoré sa odchyľujú od všeobecného pravidla a prekrývajú sa.

e) Kompaktnosť.

Medzi kodónmi nie sú žiadne interpunkčné znamienka. Inými slovami, triplety nie sú od seba oddelené napríklad jedným nezmyselným nukleotidom. Absencia „interpunkčných znamienok“ v genetickom kóde bola dokázaná experimentmi.

a. Všestrannosť.

Kód je rovnaký pre všetky organizmy žijúce na Zemi. Priamy dôkaz univerzálnosti genetického kódu bol získaný porovnaním sekvencií DNA s príslušnými proteínovými sekvenciami. Ukázalo sa, že rovnaké súbory kódových hodnôt sa používajú vo všetkých bakteriálnych a eukaryotických genómoch. Existujú výnimky, ale nie je ich veľa.

Prvé výnimky z univerzálnosti genetického kódu sa našli v mitochondriách niektorých živočíšnych druhov. Týkalo sa to terminačného kodónu UGA, ktorý sa čítal rovnako ako kodón UGG kódujúci aminokyselinu tryptofán. Našli sa aj ďalšie zriedkavejšie odchýlky od univerzálnosti.

systém kódu DNA.

Genetický kód DNA pozostáva zo 64 trojíc nukleotidov. Tieto triplety sa nazývajú kodóny. Každý kodón kóduje jednu z 20 aminokyselín používaných pri syntéze bielkovín. To dáva určitú redundanciu v kóde: väčšina aminokyselín je kódovaná viac ako jedným kodónom.
Jeden kodón vykonáva dve vzájomne súvisiace funkcie: signalizuje začiatok translácie a kóduje inkorporáciu aminokyseliny metionínu (Met) do rastúceho polypeptidového reťazca. Systém kódu DNA je navrhnutý tak, že genetický kód môže byť vyjadrený buď ako kodóny RNA alebo ako kodóny DNA. RNA kodóny sa vyskytujú v RNA (mRNA) a tieto kodóny sú schopné čítať informácie počas syntézy polypeptidov (proces nazývaný translácia). Ale každá molekula mRNA získa nukleotidovú sekvenciu v transkripcii zo zodpovedajúceho génu.

Všetky aminokyseliny okrem dvoch (Met a Trp) môžu byť kódované 2 až 6 rôznymi kodónmi. Genóm väčšiny organizmov však ukazuje, že určité kodóny sú uprednostňované pred ostatnými. Napríklad u ľudí je alanín kódovaný GCC štyrikrát častejšie ako GCG. To pravdepodobne naznačuje vyššiu účinnosť translácie translačného aparátu (napr. ribozómu) pre niektoré kodóny.

Genetický kód je takmer univerzálny. Rovnaké kodóny sú priradené rovnakému úseku aminokyselín a rovnaké počiatočné a koncové signály sú v drvivej väčšine rovnaké u zvierat, rastlín a mikroorganizmov. Našlo sa však niekoľko výnimiek. Väčšina z nich zahŕňa priradenie jedného alebo dvoch z troch stop kodónov aminokyseline.