Генетический код и его свойства.

Научные исследования середины XX в. показали, что содержащаяся генетическая информация в ДНК и мРНК, за­ключена в последовательности расположения нуклеотидов в молекулах. Установлено, что ДНК кодирует синтез белко­вых молекул, а последовательность оснований в нуклеоти-дах ДНК должна определять аминокислотную последова­тельность белков. Перенос информации с языка нуклеоти­дов на язык аминокислот осуществляется с помощью гене­тического кода. Генетический код — это способ записи последовательности аминокислот в белке с помощью нукле­отидов (табл. 4.1).

Расшифровка генетического кода — одно из великих дос­тижений науки. Первые результаты по изучению генетичес­кого кода были доложены в 1961г. на Биохимическом конг­рессе Ф. Криком и С. Бреннером, которые изучали различ­ные формы фага Т₄, получив мутации, вызванные добавле­нием или выпадением оснований. Это дало им возможность предположить, что одну аминокислоту может кодировать по­следовательность из 3 нуклеотидов (кодом или триплет). При этом один кодон следует за другим без перерывов. Они устано­вили также, что одну аминокислоту могут кодировать несколь­ко триплетов. Носителем генетической информации является ДНК, но так как непосредственное участие в синтезе белка принимает мРНК — копия одной из нитей ДНК, то генети­ческий код записан на «языке» РНК.

Расшифровка генетического кода была завершена в 1966 г., после разработки системы бесклеточного синтеза. В экспе­риментах М. Ниренберг и Г. Маттена в качестве мРНК в такой системе использовали нуклеиновую кислоту, состояв­шую только из урациловых нуклеотидов. В результате они получили белок, содержавший только один вид аминокис­лоты — фенилаланин (полифенил аланин), триплет УУУ кодирует аминокислоту фенилаланин.

Генетический код обозначается четырьмя начальными буквами названий четырех типов нуклеотидов, в состав ко­торых входят четыре разных основания: А — аденин, Т — тимин, Ц — цитозин, Г — гуанин. В белках встречается 20 раз­личных аминокислот, длина «слова», определяющая ами­нокислоту, состоит из трех нуклеотидов.

Таблица 4.1. Таблица генетического кода

Аминокислота	Кодирующие триплеты — кодоны
Аланин Аргинин Аспарагин Аспарагиновая кислота Валин Гистидин Глицин Глутамин Глутаминовая кислота Изолейцин Лейцин Лизин Метионин Пролин Серии Тирозин Треонин Триптофан Фенилаланин Цистеин	ГЦУ ГЦЦ ГЦА ГЦГ ЦГУ ЦГЦ ЦГА ЦГГ АГА АГГ ААУ ААЦ ГАУ ГАЦ ГУУ ГУЦ ГУА ГУГ ЦАУ ЦАЦ ГГУ ГГЦ ГГА ГГГ ЦАА ЦАГ ГАА ГАГ АУУ АУЦ АУА ЦУУ ЦУЦ ЦУА ЦУГ УУА УУГ AAA ААГ АУГ ЦЦУ ЦЦЦ ЦЦА ЦЦГ УЦУ УЦЦ УЦА УЦГ АГУ АГЦ УАУ УАЦ АЦУ АЦЦ АЦА АЦГ УГГ УУ УУЦ УГУ УГЦ
Знаки препинания	УГА УАГ УАА

Число возможных триплетов нуклеотидов — 64, так как в молекуле нуклеиновой кислоты имеются только четыре разных вида нуклеотидов, различающихся своими азотис­тыми основаниями, а молекула белка содержит 20 различ­ных аминокислот. Кодирование всех аминокислот обеспе­чивается ко донами с тремя нуклеотидами и в этом случае возможно 43 = 64 разных трехнуклеотидных сочетаний.

Свойства генетического кода:

1) Генетический код триплетен. Одну аминокислоту
кодирует последовательность из трех нуклеотидов —

триплет или кодон.

2) Код является вырожденным — все аминокислоты, кро­ме метионина и триптофана, могут кодироваться не од­ним, а несколькими определенными триплетами нукле­отидов. Число возможных триплетов = 64. Эти 64 трип­лета необходимы только для 20 аминокислот. В боль­шинстве случаев одной аминокислоте соответствует не­сколько кодонов.

3) Однозначность генетического кода. Каждому кодону соответствует только одна аминокислота, т.е. триплет шифрует только одну аминокислоту.

4) Неперекрываемость генетического кода — один нуклеотид может входить в состав только одного триплета. Ни одно из оснований, входящих в данный триплет, не явля­ется частью другого триплета. Например, последователь­ность мРНК, начинающаяся с нуклеотидов АУГАГЦЩА, не считывается как АУГ/У ГА/ГАГ — перекрывание по двум основаниям или АУГ/ГАГ/ГЦГ — перекрывание по одному основанию. При выпадении одного или двух нуклеотидов из цепи, при считывании образуется белок, не имеющий ничего общего с тем белком, который ко­дировался нормальным геном.

5) Универсальность кода. Одни и те же триплеты кодиру­ют одни и те же аминокислоты у всех организмов. Гене­тическая информация для всех организмов, обладающих разным уровнем организации (от ромашки до человека), кодируется одинаково.

6) Линейность кода — кодоны прочитываются последовательно в направлении закодированной записи от 5'-кон­ца к 3'-концу.

7) Непрерывность кода — триплеты в ДНК следуют один за другим без перерывов.

Дата добавления: 2015-10-02