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
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