Генетический код

Генетический код

Генетический код и его свойства.

Генетический код и его свойства универсальность

• триплетнисть

• специфичность

• Вырожденность

• коллинеарность

• однонаправленность

• неперекривнисть

Генетический код ДНК. Уникальность каждой клетки заключается в уникальности ее белков. Клетки, выполняющие различные функции, способные синтезировать свои собственные белки, используя информацию, которая записана в молекуле ДНК.

Эта информация существует в виде особой последовательности азотистых оснований в ДНК и называется генетическим кодом. М. Гамов еще в 1954 г. предположил, что кодирование информации в ДНК может осуществляться сочетанием нескольких нуклеотидов. Порядок азотистых оснований в иРНК, построенная согласно матрице ДНК, определяет порядок связывания аминокислот в синтезированном полипептидов. Установлено, что каждая аминокислота кодируется последовательностью трех азотистых оснований (триплетом, или кодоном). Одно из выдающихся достижений биологии XX века - Расшифровка триплетного генетического кода. Генетический код является последовательностью триплетов в молекуле ДНК, которая контролирует порядок расположения аминокислот в молекуле белка. Последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК кодирует определенную последовательность нуклеотидов в иРНК. Каждый триплет нуклеотидов кодирует одну конкретную аминокислоту.

Вследствие трансляции, на основе генетического кода на рибосомах синтезируется необходимый белок. Четыре азотистых основания в комбинациях по 3, т.е. 43, могут образовать 64 различных кодона. В молекуле ДНК каждая основа входит в состав только одного кодона. Поэтому код ДНК не перекрывается. Кодоны располагаются друг за другом непрерывно. Поскольку возможных вариантов кодонов 64, аминокислот - 20, то определенные аминокислоты могут кодироваться различными триплетами (кодонами-синонимами). Вследствие этого генетический код называют вырожденным или чрезмерным. Дублирующие триплеты отличаются только за третьим нуклеотидом. Есть несколько аминокислот, кодируемых 3-4 различными кодонами (Например, аминокислота аланин кодируется триплетами ЦГА, ЦГГ, ЦГТ, ГЦГ). Наряду с ними есть аминокислоты, кодируемые двумя триплетами, и только две аминокислоты - одним. Однако каждый триплет кодирует только одну определенную аминокислоту, что свидетельствует о его специфичность. Кроме того, некоторые триплеты (АТТ, АЦТ, АТЦ) не кодируют аминокислоты, а являются своеобразными "Точками" терминации процесса считывания информации. Если процесс синтеза доходит до такой "Точки" в молекуле ДНК, синтез данной РНК прекращается. Установлено кодоны для всех 20 аминокислот. Последовательность триплетов в ДНК определяет порядок расположения аминокислот в молекуле белка, т.е. имеет место коллинеарность. Это означает, что положение каждой аминокислоты в полипептид- ному цепи зависит от положения триплета в ДНК. Многочисленными исследованиями встановленаунг- версальнисть генетического кода. Он общий для всех живых организмов, от бактерий до растений и млекопитающих. То есть у всех живых организмов тот же триплет кодирует ту же аминокислоту. Это один из наиболее убедительных доказательств общности происхождения живой природы.

Таким образом, генетический код ДНК имеет такие фундаментальные характеристики:

1) триплетнисть (три соседние азотистые основания называются кодоном и кодируют одну аминокислоту)

2) специфичность (каждый отдельный триплет кодирует только одну определенную аминокислоту);

3) неперекривнисть (ни одна азотистое основа одного кодона никогда не входит в состав Кроме кодона)

4) отсутствие знаков препинания (генетический код не имеет "пунктуационных отметок" между кодирующим триплетами в структурных генах);

5) универсальность (Данный код вон в ДНК или иРНК определяет ту же аминокислоту в белковых системах всех организмов от бактерий до человека);

6) избыточность (Одна аминокислота часто имеет более чем один кодовый триплет)

7) коллинеарность (ДНК является линейным поли- нуклеотидным цепью, а белок - линейным полипеп- тидним. Последовательность аминокислот в белке соответствует последовательности триплетов в его гене. Поэтому ген и полипептид, который он кодирует, называют коллинеарными);

8) соответствие гены - полипептиды (клетка может иметь столько полипептидов, сколько должно генов).

Генетический код иРНК. При транскрипции закодированная информация по матричного цепи ДНК переписывается на комплементарную молекулу ДНК. При этом генетический код ДНК переводится в генетический код иРНК. Код иРНК комплементарный кода ДНК. Например, если в матричном цепи ДНК расположены ААГЦТАТГЦЦААА, то в молекуле иРНК находится УУЦГАУАЦГГУУУ. Таким образом, те же аминокислоты кодируются на молекуле иРНК комплементарными триплетами (табл. 1.10). Характеристики кода иРНК такие же, как и для ДНК. Кроме этого, иРНК имеет старт-кодон АУЦ, который включает начало синтеза, а стоп-кодона УАА, УАГ, УГА останавливают процесс трансляции.

Процесс считывания информации происходит в одном направлении. Так, если в молекуле иРНК азотистые основы будут располагаться в следующем порядке: AAA СТС УГУ УЦУ, это означает, что последовательно закодированы такие аминокислоты: лизин, пролин, цистеин, серин. Именно в этой последовательности они должны находиться в полипептидной цепи при синтезе белка. Если в первом триплете иРНК будет потерян один аденин, то порядок основ вступит следующего вида: АА СТС УГУ УЦУ ... В результате состав всех триплетов изменится. Первый триплет станет не AAA, а ААЦ. Подобный триплет кодирует аспарагиновую аминокислоту, а не лизин, как раньше. Второй триплет станет уже не СТС, а ЦЦУ и т. д. То же происходит при вставке новых основ. Таким образом, исчезновение или вставка одного только основы может нарушить синтез определенного молекулы белка.