1.22. Odczytywanie informacji genetycznej – przepis na białko Opracowała Bożena Smolik Konsultant Arleta Poręba-Konopczyńska

Przepływ informacji genetycznej DNA jest nośnikiem informacji genetycznej. Czyli w DNA zakodowana jest informacja o budowie i funkcjonowaniu każdego organizmu. Na podstawie tej informacji organizm wytwarza sobie tylko właściwe białko. To białka decydują o cechach organizmów. Różnorodność i niepowtarzalność organizmów polega na różnorodności i niepowtarzalności ich białek. Aby z DNA powstało białko muszą zajść dwa podstawowe procesy: 1. transkrypcja 2. translacja

Transkrypcja Droga do powstania białka, a co za tym idzie i cechy organizmu, jest długa. Informacja, zapisana w DNA musi być, przepisana na RNA. Proces przepisania informacji genetycznej z DNA na RNA nazywamy transkrypcją. Transkrypcja prowadzi do skopiowania fragmentu DNA z wykorzystaniem reguły komplementarności zasad. Transkrypcja (czyli powstanie mRNA) zachodzi w jądrze komórkowym. Transkrypcji zawsze podlegają jedynie fragmenty DNA.

Kod genetyczny Język kodu genetycznego jest bardzo skomplikowany, ale czytelny dla komórki. Rozszyfrowanie tego języka zajęło naukowcom wiele lat i jest jednym z największych osiągnięć genetyki. Kod genetyczny jest zapisany w języku chemicznym i polega na kombinacjach ułożenia zasad azotowych w nici DNA . Informacja genetyczna jest zawarta w sekwencji (kolejności) nukleotydów.. Trzy kolejne nukleotydy DNA, stanowią znak kodu genetycznego wyznaczający jeden, ściśle określony aminokwas Znak ten nazywamy kodonem. Trzy kolejne nukleotydy kodują informację tak jak litery tworzą słowa. Słowa KOT i KTO zawierają te same litery, ale zmiana ich kolejności powoduje zmianę znaczenia słów. I podobnie jest z językiem kodu genetycznego. Kodon UCA przyłącza aminokwas serynę, a UAC tyrozynę. Kod genetyczny, funkcjonuje podobnie jak język i tak jak słowo „zamek” może oznaczać trzy różne zamki, jeden aminokwas może być zakodowany przez różne kodony, np. aminokwas alanina przez GCU, GCC, GCA, GCG. Dzieje się tak dlatego, że kodonów mamy (4 x 4 x 4 = 64), a aminokwasów 20.

Cechy kodu genetycznego Trójkowy – trzy kolejne nukleotydy są odpowiedzialne za przyłączenie jednego aminokwasu do cząsteczki białka. Uniwersalny – te same trójki nukleotydów są odpowiedzialne za przyłączanie tych samych aminokwasów u wszystkich organizmów żywych. Bezprzecinkowy – to znaczy, że pomiędzy kolejnymi kodonami nie ma nukleotydów Niezachodzący – to znaczy, że sąsiadujące kodony nie mają wspólnych nukleotydów. Niejednoznaczny – jednoznaczny – to znaczy, że konkretny kodon koduje przyłączenie tylko jednego aminokwasu Zdegenerowany – to znaczy, że jeden aminokowas może być kodowany przez więcej niż jeden kodon. http://www.wiw.pl/biologia/genetyka/JezykGenow/BigImage.asp?ce=13&cp=2

Przeanalizuj zamieszczoną tabelę rozszyfrowanych kodonów

Genom jest to całość informacji genetycznej danego organizmu. W skład białek wszystkich organizmów wchodzi 20 podstawowych aminokwasów. Z 20 liter alfabetu zbudowano niezliczoną ilość słów kilkuliterowych w różnych językach. Białka są cząsteczkami złożonymi z kilkuset aminokwasów, stąd ich nieograniczona różnorodność. Odcinek nici DNA, który zawiera informacje dotyczące budowy określonego fragmentu białka nazywamy genem. Genom jest to całość informacji genetycznej danego organizmu. Wszystkie geny (genom) danego organizmu określają jego genotyp. Genotyp i czynniki środowiska kształtują cechy danego organizmu, czyli fenotyp.

Gen, to fragment nici DNA, kodujący jedno białko. W procesie transkrypcji powstaje mRNA, będący komplementarną kopią fragmentu DNA. mRNA przemieszcza się do cytoplazmy i łączy z rybosomem. W procesie translacji następuje odczytanie kodu genetycznego z mRNA i synteza białka.

Translacja W cytoplazmie powstaje kompleks mRNA- rybosom W cytoplazmie musi być obecny tRNA, który transportuje do rybosomu odpowiednie aminokwasy. Rybosom odczytuje kodon na mRNA i łączy się z odpowiednim antykodonem tRNA Po przyłączeniu dwóch cząsteczek tRNA rybosom łączy dostarczone przez nie aminokwasy. Rybosom uwalnia pozbawiony aminokwasu tRNA i przesuwa się na mRNA do kolejnego kodonu. Rybosom, przesuwający się po mRNA, jak zamek błyskawiczny łączy aminokwasy kodowane przez kolejne trójki nukleotydów. W ten sposób powstaje cząsteczka białka o ściśle określonej kolejności aminokwasów. Translacja

Zadania Podaj definicję genu. Wymień „składniki” niezbędne do powstania cząsteczki białka w komórce. Wymień nazwy 5 aminokwasów. Podaj liczbę znaków kodu genetycznego we fragmencie łańcucha DNA o 99 nukleotydach. Podaj nawę procesu, w którym następuje skopiowanie genu

Źródła W.Lewiński,J.Prokop, Biologia 2, Operon, Gdynia, 2004 J.Loritz-Dobrowolska i wsp., Biologia, Operon, Gdynia, 2007 B.Sągin, MSęktas, Puls życia, Nowa Era, 2008 B.Klimuszko, Biologia III, Żak, Warszawa 2001 E.Kłos i wsp., Ciekawa biologia, WSiP, Warszawa, 2002 E.Wierbiłowicz, Biologia, ABC, Poznań, 2001 B.Potocka, W.Górski, Biologia 2, MAC Edukacja,2003