Ο ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΚΩΔΙΚΑΣΑΝΤΙΣΤΟΙΧΗΣΗ ΤΡΙΠΛΕΤΩΝ ΒΑΣΕΩΝ

ΣΕ ΑΜΙΝΟΞΕΑ

Ο ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΚΩΔΙΚΑΣ

• Ο κώδικας

αντιστοίχησης

νουκλεοτιδίων

mRNA με

αμινοξέα

πρωτεϊνών

ονομάζεται

γενετικός

κώδικας.

• Το mRNA περιέχει τη γενετική

πληροφορία του γονιδίου.

• Η αλληλουχία των βάσεων του mRNA, καθορίζει την αλληλουχία των αμινοξέων στις πρωτεΐνες.

Το πρόβλημα που έπρεπε να επιλυθεί

ήταν η ασυμφωνία του αριθμού των διαφορετικών

νουκλεοτιδίων (4) που αποτελούν συστατικά

του mRNA και του αριθμού των αμινοξέων (20) που συγκροτούν

τις πρωτεΐνες

Με 4 νουκλεοτίδια , αν για κάθε νουκλεοτίδιο αντιστοιχεί ένα αμινοξύ, οι δυνατοί συνδυασμοί για να υπάρξουν αντιστοιχήσεις με αμινοξέα είναι 4 1=4.

Με 4 νουκλεοτίδια , αν σε κάθε 2 νουκλεοτίδια αντιστοιχεί ένα αμινοξύ οι δυνατοί συνδυασμοί για να υπάρξουν αντιστοιχήσεις με αμινοξέα είναι 42 =16.

Με 4 νουκλεοτίδια , αν σε κάθε 3 νουκλεοτίδια αντιστοιχεί ένα αμινοξύ οι δυνατοί συνδυασμοί για να υπάρξουν αντιστοιχήσεις με αμινοξέα είναι 43 =64.

Σκέψου πόσοι

συνδυασμοί

αντιστοιχούν σε

κάθε

χρηματοκιβώτιο

…

Ποιο αντιστοιχεί στον αριθμό 43 =64.

ΟΙ 64 ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΙ ΤΩΝ 4 ΝΟΥΚΛΕΟΤΙΔΙΩΝ ΑΝΑ 3 ΕΙΝΑΙ ΑΡΚΕΤΟΣ ΓΙΑ ΝΑ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΘΟΥΝ ΤΑ 20 ΑΜΙΝΟΞΕΑ

ΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΚΩΔΙΚΑ

Είναι συνεχής κώδικας, δηλαδή το mRNA διαβάζεται συνεχώς ανά 3 νουκλεοτίδια χωρίς να παραλείπεται κανένα νουκλεοτίδιο

Είναι κώδικας τριπλέτας, μία τριάδα νουκλεοτιδίων,το κωδικόνιο, κωδικοποιεί ένα αμινοξύ

ΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΚΩΔΙΚΑ

Ο γενετικός

κώδικας είναι

σχεδόν

καθολικός. Όλοι

οι οργανισμοί

έχουν τον ίδιο

γενετικό κώδικα.

Αυτό πρακτικά

σημαίνει ότι το

mRNA από

οποιονδήποτε

οργανισμό μπορεί

να μεταφραστεί

σε εκχυλίσματα

φυτικών, ζωικών

ή βακτηριακών

κυττάρων in vitro

και να παραγάγει

την ίδια

πρωτεΐνη.

Είναι κώδικας μη επικαλυπτόμενος, δηλαδή κάθε νουκλεοτίδιο αντιστοιχεί σε ένα μόνο κωδικόνιο

Ο γενετικός κώδικας χαρακτηρίζεται ως εκφυλισμένος. Με εξαίρεση δύο αμινοξέα (μεθειονίνη και τρυπτοφάνη) τα υπόλοιπα 18 κωδικοποιούνται από δύο μέχρι και έξι διαφορετικά κωδικόνια. Τα κωδικόνια που κωδικοποιούν το ίδιο αμινοξύ ονομάζονται συνώνυμα.

ΣΥΝΩΝΥΜΑ ΚΩΔΙΚΟΝΙΑ

Τι προσφέρουν

στο κύτταρο

τα συνώνυμα

κωδικόνια;

ΚΩΔΙΚΟΝΙΟ ΕΝΑΡΞΗΣ ΚΑΙ ΚΩΔΙΚΟΝΙΑ ΛΗΞΗΣ

• Ο γενετικός κώδικας έχει κωδικόνιο έναρξης και κωδικόνια λήξης.

• Το κωδικόνιο έναρξης σε όλους τους οργανισμούς είναι το AUG και κωδικοποιεί το αμινοξύ μεθειονίνη.

• Υπάρχουν τρία κωδικόνια λήξης, τα UAG, UGA και UAA. Η παρουσία των κωδικονίων αυτών στο μόριο του mRNA οδηγεί στον τερματισμό της σύνθεσης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

• Ο όρος κωδικόνιο αφορά το mRNA και το γονίδιο από το οποίο παράγεται. Το κωδικόνιο έναρξης AUG αντιστοιχεί στο κωδικόνιο έναρξης της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου ATGΤο τμήμα ενός γονιδίου, και του mRNA του που κωδικοποιεί μια πολυπεπτιδική αλυσίδα, αρχίζει με το κωδικόνιο έναρξης και τελειώνει με το κωδικόνιο λήξης.

Ο όρος κωδικόνιο

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ

t RNA

• Η μετάφραση του mRNA, πραγματοποιείται στα ριβοσώματα με τη βοήθεια των tRNA και τη συμμετοχή πρωτεϊνών και ενέργειας. Τα ριβοσώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως θέση μετάφρασης για οποιοδήποτε mRNA.

• Αυτό εξηγεί γιατί τα βακτήρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν «εργοστάσια παραγωγής ανθρώπινων πρωτεϊνών».

ΔΟΜΗ ΡΙΒΟΣΩΜΑΤΟΣ

Κάθε ριβόσωμα αποτελείται από δύο υπομονάδες, μια μικρή και μια μεγάλη.Έχει μία θέση πρόσδεσης του mRNA στη μικρή υπομονάδα και δύο θέσεις εισδοχής των tRNA στη μεγάλη υπομονάδα.

• Κάθε μόριο tRNA έχει μια ειδική τριπλετα νουκλεοτιδίων, το αντικωδικόνιο, με την οποία προσδένεται, λόγω συμπληρωματικότητας, με το αντίστοιχο κωδικόνιο του mRNA. Επιπλέον, κάθε μόριο tRNA διαθέτει μια ειδική θέση σύνδεσης με ένα συγκεκριμένο αμινοξύ.

Δομή tRNA

ΕΝΑΡΞΗ ΠΡΩΤΕΪΝΟΣΥΝΘΕΣΗΣ

Αναγνωρίζετε

τα μόρια που

συμμετέχουν;

Η πρωτεϊνοσύνθεση διακρίνεται σε τρία στάδια:

• την έναρξη, • την επιμήκυνση,

• τη λήξη.Έναρξη: το mRNA προσδένεται, μέσω μιας

αλληλουχίας που υπάρχει στην 5' αμετάφραστη περιοχή του, με το ριβοσωμικό

RNA της μικρής υπομονάδας του ριβοσώματος, σύμφωνα με τους κανόνες της

συμπληρωματικότητας των βάσεων.

ΕΝΑΡΞΗ ΠΡΩΤΕΪΝΟΣΥΝΘΕΣΗΣ

• Το πρώτο κωδικόνιο του mRNA είναι πάντοτε AUG και σ' αυτό προσδένεται το tRNA που φέρει το αμινοξύ μεθειονίνη.

• Δεν έχουν όλες οι πρωτεΐνες του οργανισμού ως πρώτο αμινοξύ μεθειονίνη.

• Αυτό συμβαίνει γιατί, σε πολλές πρωτεΐνες, μετά τη σύνθεσή τους απομακρύνονται ορισμένα αμινοξέα από το αρχικό αμινικό άκρο τους.

ΕΝΑΡΞΗ ΠΡΩΤΕΪΝΟΣΥΝΘΕΣΗΣ

• Το σύμπλοκο που δημιουργείται μετά την

πρόσδεση του mRNA στη μικρή υπομονάδα του

ριβοσώματος και του tRNA που μεταφέρει τη μεθειονίνη

ονομάζεται σύμπλοκο έναρξης της

πρωτεϊνοσύνθεσης Στη συνέχεια η μεγάλη υπομονάδα του ριβοσώματος συνδέεται με

τη μικρή

ΕΝΑΡΞΗ ΠΡΩΤΕΪΝΟΣΥΝΘΕΣΗΣ

ΣΥΜΠΛΟΚΟ ΕΝΑΡΞΗΣ ΤΗΣ ΠΡΩΤΕΪΝΟΣΥΝΘΕΣΗΣ

ΕΠΙΜΗΚΥΝΣΗ:

 Ένα δεύτερο μόριο tRNA με αντικωδικόνιο συμπληρωματικό του δεύτερου κωδικονίου του mRNA τοποθετείται στην κατάλληλη εισδοχή του ριβοσώματος, μεταφέροντας το δεύτερο αμινοξύ.

Μεταξύ της μεθειονίνης και του δεύτερου αμινοξέος σχηματίζεται

πεπτιδικός δεσμός και αμέσως μετά, το πρώτο tRNA

αποσυνδέεται από το ριβόσωμα και απελευθερώνεται στο

κυτταρόπλασμα όπου συνδέεται πάλι με μεθειονίνη, έτοιμο για

επόμενη χρήση.

επιμήκυνσ

η

Το ριβόσωμα και το mRNA έχουν τώρα ένα tRNA, πάνω στο οποίο είναι προσδεμένα δύο αμινοξέα. Έτσι αρχίζει η επιμήκυνση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

Κατόπιν το ριβόσωμα κινείται κατά μήκος του mRNA κατά ένα κωδικόνιο. Ένα τρίτο tRNA έρχεται να προσδεθεί μεταφέροντας το αμινοξύ του. Ανάμεσα στο δεύτερο και στο τρίτο αμινοξύ σχηματίζεται πεπτιδικός δεσμός. Η πολυπεπτιδική αλυσίδα συνεχίζει να αναπτύσσεται καθώς μόρια tRNA μεταφέρουν αμινοξέα.

ΛΗΞΗ:ΔΕΝ ΞΕΧΝΩ

ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥΣ

• Η επιμήκυνση σταματά σε ένα κωδικόνιο λήξης (UGA, UAG ή

UAA), επειδή δεν υπάρχουν tRNA που να αντιστοιχούν σε αυτά.

• Το τελευταίο tRNA απομακρύνεται από το ριβόσωμα και η πολυπεπτιδική αλυσίδα

απελευθερώνεται

ΕΝΑ ΓΟΝΙΔΙΟ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΣΥΝΘΕΣΕΙ ΠΟΛΛΑ ΜΟΡΙΑ MRNA

Αμέσως μόλις το ριβόσωμα έχει μεταφράσει τα πρώτα κωδικόνια, η θέση

έναρξης του mRNA είναι ελεύθερη για την πρόσδεση ενός άλλου ριβοσώματος

ΠΟΛΥΣΩΜΑ

Πόσες πολυπεπτιδικές αλυσίδες

βλέπεις;

• Πολλά ριβοσώματα μπορούν να μεταφράζουν ταυτόχρονα ένα mRNA, το καθένα σε διαφορετικό σημείο κατά μήκος του μορίου.. Το σύμπλεγμα των ριβοσωμάτων με mRNA ονομάζεται πολύσωμα

• Ένα γονίδιο

μπορεί να δώσει

πολλά μόρια

mRNA.

Σε τι εξυπηρετούν το κύτταρο οι διαδικασίες

αυτές;

• Α) σε ένα αμινοξύ• Β) σε μία τριάδα

αμινοξέων• Γ) σε μία τριάδα

νουκλεοτιδίων• Δ) μόνο σε μία

τριάδα ριβονουκλεοτιδίων

• Ο όρος κωδικόνιο αναφέρεται:

Έλεγχος γνώσης

• Α) επάνω στην πρωτεΐνη

• Β) μόνο επάνω στο γονίδιο

• Γ) μόνο επάνω στο mRNA

• Δ) επάνω στο mRNA και επάνω στο γονίδιο από το οποίο παράγεται

• Το κωδικόνιο ορίζεται:

Έλεγχος γνώσης

• A) ACU• B) UUU• Γ) AAA• Δ) GGC

• Σε μόριο tRNA δεν μπορεί να υπάρξει τριάδα νουκλεοτιδίων ως αντικωδικόνιο:

Έλεγχος γνώσης

Τμήμα βακτηριακού DNA έχει την παρακάτω ακολουθία βάσεων:3΄ AAATTTTACTGCATAATGATTCCG-5΄5΄ TTTAAAATGACGTATTACTAAGGC-3΄Α) Να ορίσετε την κωδική και τη μη κωδική αλυσίδα και να δικαιολογήσετε την απάντησή σας.Β) Να γράψετε το mRNA που προκύπτει από τη μεταγραφή της μη κωδικής αλυσίδας του DNA.

Έλεγχος κατανόηση

ς

Δίνεται το παρακάτω mRNA βακτηριακού κυττάρου:5΄ AUGGUGCACCAGAGUCCUGAGGAGAAGUAA 3΄ Να βρείτε:Α) Την αλληλουχία βάσεων του δίκλωνου DNA από το οποίο μεταγράφηκε.Β) Τα αντικωδικόνια του tRNA που αντιστοιχούν στα κωδικόνια του mRNA.

Έλεγχος κατανόηση

ς

Δίνεται η κωδική αλυσίδα του πυρηνικού DNA ενός γονιδίου ευκαρυωτικού κυττάρου:

ATGCCTCATCGTTGTAGTGGTGATGCTGTTTGA. εσώνιο

Α) Να σημειώσετε τους προσανατολισμούς και να γράψετε την αλληλουχία των βάσεων

του πρόδρομου mRNA.Β) Να γράψετε το ώριμο mRNA που

προκύπτει. Τι παρατηρείτε;

Το πρώτο αμινοξύ είναι η μεθειονίνη, το

δεύτερο η τρυπτοφάνη και το τρίτο η βαλίνηΠοιες είναι οι πιθανές σειρές νουκλεοτιδίων

στο mRNA;

• Πόσες πεπτιδικές αλυσίδες θα παραχθούν στην εικόνα του πολυσώματος;

• Πόσο είναι το μήκος του mRNA αν η απόσταση μεταξύ διαδοχικών ριβοσωμάτων είναι 120 νουκλεοτίδια;