2.22. Procesy i zasady

2.22. Procesy i zasady

kodowania informacji

kodowania informacji

genetycznej

genetycznej

Opracowała Bożena Smolik

Opracowała Bożena Smolik

Konsultant Arleta Poręba-Konopczyńska

Konsultant Arleta Poręba-Konopczyńska



 

 

Informacja genetyczna przenoszona przez DNA jest zapisana w

Informacja genetyczna przenoszona przez DNA jest zapisana w

postaci

postaci

kolejności ułożenia czterech różnych nukleotydów.

kolejności ułożenia czterech różnych nukleotydów.



Jest to sposób podobny do przedstawiania informacji pisanej kolejnymi literami

Jest to sposób podobny do przedstawiania informacji pisanej kolejnymi literami

wydrukowanymi na stronie książki. Tak jak zdanie zawiera pewną myśl, tak gen,

wydrukowanymi na stronie książki. Tak jak zdanie zawiera pewną myśl, tak gen,

będąc fragmentem cząsteczki DNA, zawiera jednostkę informacji genetycznej.

będąc fragmentem cząsteczki DNA, zawiera jednostkę informacji genetycznej.



Komórki muszą rozszyfrować informację, aby mogła ona ujawnić się w postaci

Komórki muszą rozszyfrować informację, aby mogła ona ujawnić się w postaci

odpowiedniej cechy.

odpowiedniej cechy.



Na odczytywanie informacji składa się wiele procesów. Noszą one łączne miano

Na odczytywanie informacji składa się wiele procesów. Noszą one łączne miano

ekspresji (wyrażania) genów.

ekspresji (wyrażania) genów.



W pierwszym etapie różne nukleotydy tworzące gen są przepisywane na

W pierwszym etapie różne nukleotydy tworzące gen są przepisywane na

cząsteczkę pokrewnego kwasu nukleinowego – RNA. Proces ten nosi nazwę

cząsteczkę pokrewnego kwasu nukleinowego – RNA. Proces ten nosi nazwę

transkrypcji

transkrypcji

(przepisania genów).

(przepisania genów).



W drugim etapie cząsteczka RNA kieruje produkcją innego rodzaju cząsteczki –

W drugim etapie cząsteczka RNA kieruje produkcją innego rodzaju cząsteczki –

cząsteczki białka – w procesie zwanym

cząsteczki białka – w procesie zwanym

translacją

translacją

(tłumaczeniem).

(tłumaczeniem).



Kolejność nukleotydów RNA określa naturę powstającego białka. Ponieważ

Kolejność nukleotydów RNA określa naturę powstającego białka. Ponieważ

kolejność nukleotydów w każdym genie (a więc i w powstającym na jego bazie

kolejność nukleotydów w każdym genie (a więc i w powstającym na jego bazie

RNA) jest inna, każdy z nich determinuje wytwarzanie innego białka. Często, w

RNA) jest inna, każdy z nich determinuje wytwarzanie innego białka. Często, w

uproszczeniu, mówi się, że gen koduje białko.

uproszczeniu, mówi się, że gen koduje białko.



Charakterystyczne cechy komórki i organizmu zależą więc od liczby i rodzajów

Charakterystyczne cechy komórki i organizmu zależą więc od liczby i rodzajów

białek odczytanych z obecnego w nich DNA.

białek odczytanych z obecnego w nich DNA.



Podstawowe właściwości strukturalne DNA, RNA i białek są takie same we

Podstawowe właściwości strukturalne DNA, RNA i białek są takie same we

wszystkich żywych organizmach, zarówno prokariotycznych, jak i

wszystkich żywych organizmach, zarówno prokariotycznych, jak i

eukariotycznych. Jest to znaczące świadectwo jedności świata żywego, a

eukariotycznych. Jest to znaczące świadectwo jedności świata żywego, a

zarazem niezwykłe ułatwienie dla wszystkich zgłębiających tajniki biologii.

zarazem niezwykłe ułatwienie dla wszystkich zgłębiających tajniki biologii.

Kod genetyczny

Kod genetyczny



Język kodu genetycznego jest bardzo

Język kodu genetycznego jest bardzo

skomplikowany, ale czytelny dla komórki.

skomplikowany, ale czytelny dla komórki.

Rozszyfrowanie tego języka zajęło

Rozszyfrowanie tego języka zajęło

naukowcom wiele lat i jest jednym z

naukowcom wiele lat i jest jednym z

największych osiągnięć.

największych osiągnięć.



Kod genetyczny jest zapisany w języku

Kod genetyczny jest zapisany w języku

chemicznym i polega na kombinacjach

chemicznym i polega na kombinacjach

ułożenia zasad azotowych w nici DNA .

ułożenia zasad azotowych w nici DNA .



Informacja genetyczna jest zawarta w

Informacja genetyczna jest zawarta w

sekwencji ( kolejności) nukleotydów. Trzy

sekwencji ( kolejności) nukleotydów. Trzy

kolejne nukleotydy nici DNA stanowią jeden

kolejne nukleotydy nici DNA stanowią jeden

znak kodu.

znak kodu.



Trzy kolejne nukleotydy DNA, stanowiące

Trzy kolejne nukleotydy DNA, stanowiące

znak kodu genetycznego nazywamy

znak kodu genetycznego nazywamy

kodonem

kodonem

i wyznaczają jeden, ściśle

i wyznaczają jeden, ściśle

określony aminokwas.

określony aminokwas.



Trzy kolejne nukleotydy kodują informację

Trzy kolejne nukleotydy kodują informację

tak jak litery tworzą słowa. Słowa KOT i

tak jak litery tworzą słowa. Słowa KOT i

KTO zawierają te same litery, ale zmiana

KTO zawierają te same litery, ale zmiana

ich kolejności powoduje zmianę znaczenia

ich kolejności powoduje zmianę znaczenia

słów.

słów.

Cechy kodu genetycznego

Cechy kodu genetycznego

1.

1.

Trójkowy

Trójkowy

– trzy kolejne nukleotydy są odpowiedzialne za

– trzy kolejne nukleotydy są odpowiedzialne za

przyłączenie jednego aminokwasu do cząsteczki białka.

przyłączenie jednego aminokwasu do cząsteczki białka.

2.

2.

Uniwersalny

Uniwersalny

– te same trójki nukleotydów są odpowiedzialne

– te same trójki nukleotydów są odpowiedzialne

za przyłączanie tych samych aminokwasów u wszystkich

za przyłączanie tych samych aminokwasów u wszystkich

organizmów żywych.

organizmów żywych.

3.

3.

Bezprzecinkowy

Bezprzecinkowy

(ciągły)

(ciągły)

4.

4.

Niezachodzący

Niezachodzący

5.

5.

Jednoznaczny

Jednoznaczny

6.

6.

Zdegenerowany

Zdegenerowany

7.

7.

Kolinearny

Kolinearny

Charakterystykę poszczególnych cech kodu znajdziesz na podanej niżej stronie

Charakterystykę poszczególnych cech kodu znajdziesz na podanej niżej stronie

http://www.scholaris.pl/cms/index.php/resources/animacja_cechy_kodu_genetycznego.ht

http://www.scholaris.pl/cms/index.php/resources/animacja_cechy_kodu_genetycznego.ht

ml

ml

Transkrypcja

Transkrypcja



Proces „przepisania” informacji

Proces „przepisania” informacji

genetycznej z DNA na mRNA

genetycznej z DNA na mRNA

nazywamy transkrypcją.

nazywamy transkrypcją.



Transkrypcja prowadzi do

Transkrypcja prowadzi do

skopiowania fragmentu DNA z

skopiowania fragmentu DNA z

wykorzystaniem reguły

wykorzystaniem reguły

komplementarności zasad.

komplementarności zasad.



Transkrypcja poprzedzona jest

Transkrypcja poprzedzona jest

rozcięciem podwójnej nici DNA

rozcięciem podwójnej nici DNA

przez enzymy-polimerazy.

przez enzymy-polimerazy.



Transkrypcja zachodzi w miejscu

Transkrypcja zachodzi w miejscu

przechowywania materiału

przechowywania materiału

genetycznego, czyli w jądrze

genetycznego, czyli w jądrze

komórkowym.

komórkowym.

Tabela kodu genetycznego

Tabela kodu genetycznego

Droga informacji

Droga informacji

genetycznej

genetycznej

transkrypcj
a

translacj
a



W skład białek wszystkich organizmów wchodzi 20

W skład białek wszystkich organizmów wchodzi 20

podstawowych aminokwasów. Dlatego też niektóre trójki

podstawowych aminokwasów. Dlatego też niektóre trójki

nukleotydów kodują ten sam aminokwas. Z 20 liter alfabetu

nukleotydów kodują ten sam aminokwas. Z 20 liter alfabetu

zbudowano niezliczoną ilość słów kilkuliterowych w różnych

zbudowano niezliczoną ilość słów kilkuliterowych w różnych

językach. Białka są cząsteczkami złożonymi z kilkuset

językach. Białka są cząsteczkami złożonymi z kilkuset

aminokwasów, stąd ich nieograniczona różnorodność.

aminokwasów, stąd ich nieograniczona różnorodność.



Odcinek nici DNA, który zawiera informacje dotyczące budowy

Odcinek nici DNA, który zawiera informacje dotyczące budowy

określonego fragmentu białka nazywamy

określonego fragmentu białka nazywamy

genem

genem

.

.



Genom

Genom

jest to całość informacji genetycznej danego

jest to całość informacji genetycznej danego

organizmu.

organizmu.



Wszystkie geny (genom) danego organizmu określają jego

Wszystkie geny (genom) danego organizmu określają jego

genotyp

genotyp

.

.



Genotyp i czynniki środowiska kształtują cechy danego

Genotyp i czynniki środowiska kształtują cechy danego

organizmu, czyli

organizmu, czyli

fenotyp

fenotyp

.

.

Przepływ informacji

Przepływ informacji



Gen, to fragment nici DNA, kodujący

Gen, to fragment nici DNA, kodujący

jedno białko.

jedno białko.



W procesie transkrypcji powstaje mRNA,

W procesie transkrypcji powstaje mRNA,

będący komplementarną kopią fragmentu

będący komplementarną kopią fragmentu

DNA

DNA



mRNA przemieszcza się do cytoplazmy i

mRNA przemieszcza się do cytoplazmy i

łączy z rybosomem.

łączy z rybosomem.



W procesie translacji następuje

W procesie translacji następuje

odczytanie kodu genetycznego z mRNA i

odczytanie kodu genetycznego z mRNA i

biosynteza białka

biosynteza białka



Powstałe białko jest odpowiedzialne za

Powstałe białko jest odpowiedzialne za

ujawnienie się zakodowanej cechy.

ujawnienie się zakodowanej cechy.

W zrozumieniu omawianych procesów

W zrozumieniu omawianych procesów

pomoże Ci animacja na podanej stronie

pomoże Ci animacja na podanej stronie

http://www.scholaris.pl/cms/index.php/r

http://www.scholaris.pl/cms/index.php/r

esources/animacja_synteza_bia

esources/animacja_synteza_bia

%C5%82ek.html

%C5%82ek.html

Odczytywanie kodu

Odczytywanie kodu

genetycznego (translacja)

genetycznego (translacja)

Translacja – mechanizm

Translacja – mechanizm

procesu

procesu



W ten sposób w organizmie powstają wszystkie

W ten sposób w organizmie powstają wszystkie

białka, w tym też białka enzymatyczne.

białka, w tym też białka enzymatyczne.



Enzymy nadzorują syntezę innych niezbędnych

Enzymy nadzorują syntezę innych niezbędnych

w organizmie związków chemicznych.

w organizmie związków chemicznych.



Brak któregokolwiek z enzymów może być

Brak któregokolwiek z enzymów może być

przyczyną bardzo poważnej choroby.

przyczyną bardzo poważnej choroby.

Zadania

Zadania

1.

1.

Wyjaśnij na czym polega translacja.

Wyjaśnij na czym polega translacja.

2.

2.

Wyjaśnij, która cecha DNA umożliwia przepływ informacji

Wyjaśnij, która cecha DNA umożliwia przepływ informacji

genetycznej w komórce.

genetycznej w komórce.

3.

3.

Wymień „składniki” niezbędne do powstania cząsteczki

Wymień „składniki” niezbędne do powstania cząsteczki

białka w komórce.

białka w komórce.

4.

4.

Podaj liczbę nukleotydów we fragmencie łańcucha DNA ,

Podaj liczbę nukleotydów we fragmencie łańcucha DNA ,

na podstawie którego powstało białko zbudowane z 330

na podstawie którego powstało białko zbudowane z 330

aminokwasów.

aminokwasów.

5.

5.

Wyjaśnij na czym polega uniwersalność kodu

Wyjaśnij na czym polega uniwersalność kodu

genetycznego.

genetycznego.

Źródła

Źródła



W.Lewiński,J.Prokop, Biologia 2, Operon, Gdynia, 2004

W.Lewiński,J.Prokop, Biologia 2, Operon, Gdynia, 2004



J.Loritz-Dobrowolska i wsp., Biologia, Operon, Gdynia, 2007

J.Loritz-Dobrowolska i wsp., Biologia, Operon, Gdynia, 2007



B.Sągin, MSęktas, Puls życia, Nowa Era, 2008

B.Sągin, MSęktas, Puls życia, Nowa Era, 2008



B.Klimuszko, Biologia III, Żak, Warszawa 2001

B.Klimuszko, Biologia III, Żak, Warszawa 2001



E.Kłos i wsp., Ciekawa biologia, WSiP, Warszawa, 2002

E.Kłos i wsp., Ciekawa biologia, WSiP, Warszawa, 2002



E.Wierbiłowicz, Biologia, ABC, Poznań, 2001

E.Wierbiłowicz, Biologia, ABC, Poznań, 2001



B.Potocka, W.Górski, Biologia 2, MAC Edukacja,2003

B.Potocka, W.Górski, Biologia 2, MAC Edukacja,2003