informacji genetycznej z DNA na mRNA

2.22. Procesy i zasady
kodowania informacji
genetycznej
Opracowała Bożena Smolik
Konsultant Arleta Poręba-Konopczyńska

Informacja genetyczna przenoszona przez DNA jest zapisana w postaci kolejności
ułożenia czterech różnych nukleotydów.

Jest to sposób podobny do przedstawiania informacji pisanej kolejnymi literami
wydrukowanymi na stronie książki. Tak jak zdanie zawiera pewną myśl, tak gen, będąc
fragmentem cząsteczki DNA, zawiera jednostkę informacji genetycznej.

Komórki muszą rozszyfrować informację, aby mogła ona ujawnić się w postaci
odpowiedniej cechy.

Na odczytywanie informacji składa się wiele procesów. Noszą one łączne miano ekspresji
(wyrażania) genów.

W pierwszym etapie różne nukleotydy tworzące gen są przepisywane na cząsteczkę
pokrewnego kwasu nukleinowego – RNA. Proces ten nosi nazwę transkrypcji
(przepisania genów).

W drugim etapie cząsteczka RNA kieruje produkcją innego rodzaju cząsteczki –
cząsteczki białka – w procesie zwanym translacją (tłumaczeniem).

Kolejność nukleotydów RNA określa naturę powstającego białka. Ponieważ 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 uproszczeniu, mówi się,
że gen koduje białko.

Charakterystyczne cechy komórki i organizmu zależą więc od liczby i rodzajów białek
odczytanych z obecnego w nich DNA.

Podstawowe właściwości strukturalne DNA, RNA i białek są takie same we wszystkich
żywych organizmach, zarówno prokariotycznych, jak i eukariotycznych. Jest to znaczące
świadectwo jedności świata żywego, a zarazem niezwykłe ułatwienie dla wszystkich
zgłębiających tajniki biologii.
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.

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 nici DNA stanowią jeden
znak kodu.

Trzy kolejne nukleotydy DNA, stanowiące
znak kodu genetycznego nazywamy
kodonem i wyznaczają jeden, ściśle
określony aminokwas.

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.
Cechy kodu genetycznego
1.
Trójkowy – trzy kolejne nukleotydy są odpowiedzialne za
przyłączenie jednego aminokwasu do cząsteczki białka.
2.
Uniwersalny – te same trójki nukleotydów są odpowiedzialne za
przyłączanie tych samych aminokwasów u wszystkich organizmów
żywych.
3.
4.
5.
6.
7.
Bezprzecinkowy (ciągły)
Niezachodzący
Jednoznaczny
Zdegenerowany
Kolinearny
Charakterystykę poszczególnych cech kodu znajdziesz na podanej niżej stronie
http://www.scholaris.pl/cms/index.php/resources/animacja_cechy_kodu_genetycznego.html
Transkrypcja

Proces „przepisania” informacji
genetycznej z DNA na mRNA
nazywamy transkrypcją.

Transkrypcja prowadzi do skopiowania
fragmentu DNA z wykorzystaniem
reguły komplementarności zasad.

Transkrypcja poprzedzona jest
rozcięciem podwójnej nici DNA przez
enzymy-polimerazy.

Transkrypcja zachodzi w miejscu
przechowywania materiału
genetycznego, czyli w jądrze
komórkowym.
Tabela kodu genetycznego
Droga informacji genetycznej
transkrypcja
translacja

W skład białek wszystkich organizmów wchodzi 20 podstawowych
aminokwasów. Dlatego też niektóre trójki nukleotydów kodują ten sam
aminokwas. 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.
Przepływ informacji

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 biosynteza
białka

Powstałe białko jest odpowiedzialne za
ujawnienie się zakodowanej cechy.
W zrozumieniu omawianych procesów pomoże
Ci animacja na podanej stronie
http://www.scholaris.pl/cms/index.php/resou
rces/animacja_synteza_bia%C5%82ek.html
Odczytywanie kodu genetycznego
(translacja)
Translacja – mechanizm procesu

W ten sposób w organizmie powstają wszystkie białka,
w tym też białka enzymatyczne.

Enzymy nadzorują syntezę innych niezbędnych
w organizmie związków chemicznych.

Brak któregokolwiek z enzymów może być przyczyną
bardzo poważnej choroby.
Zadania
1.
Wyjaśnij na czym polega translacja.
2.
Wyjaśnij, która cecha DNA umożliwia przepływ informacji
genetycznej w komórce.
3.
Wymień „składniki” niezbędne do powstania cząsteczki białka
w komórce.
4.
Podaj liczbę nukleotydów we fragmencie łańcucha DNA , na
podstawie którego powstało białko zbudowane z 330
aminokwasów.
5.
Wyjaśnij na czym polega uniwersalność kodu genetycznego.
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