Генетический код

 


Синтезированная иРНК транслируется в последовательность аминокислот, образующую полипептидный генный продукт и определяемую генетическим кодом, т.е. системой записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот различных организмов путем определенного чередования последовательностей нуклеотидов. Поскольку генетический код читается по иРНК, он записывается с помощью четырех оснований РНК (А, Г, Ц, У). Расшифровка заключенного в ДНК генетического кода крупнейшее достижение биологии XX в., равное по значению открытию генетической роли ДНК и ее строения. Идея о том, что гены контролируют структуру образующихся в организме белков, была высказана еще в 1904 г. английским врачом-биохимиком А.Гарродом, изучавшим некоторые врожденные нарушения обмена веществ у людей. 0дно из таких нарушений алкаптонурия.

Гаррод, намного, опередив свое время, сумел понять, что этот дефект связан с блокированием нормального пути метаболизма указанных аминокислот и наследуется в виде одиночного рецессивного гена. Таким образом, впервые была высказана мысль о том, что между генами и метаболическими реакциями организма существует взаимосвязь. Спустя 30 лет Бидл и Татум облучали неполовые споры (конидии) нейроспоры рентгеновскими либо УФ-лучами, для того чтобы индуцировать мутации в её ДНК.

Генетический анализ показал, что в отобранных клонах мутация каждый раз происходила только в одном гене. В связи с этим было сделано заключение: одна мутация приводит к потере одной метаболической активности, и, следовательно, один ген кодирует один фермент. Один ген одна полипептидная цепь, вывод Бидла и Татума (1941) заложил основу современной биохимической генетики. Общие свойства кода были выявлены генетическими методами путем изучения молекулярных закономерностей образования мутаций. Они сводятся к следующему: 1) генетический код универсален (т.е. идентичен в основном для всех живых организмов); 2) триплетен (т.е. каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами); 3) не перекрывается (т.е. соседние триплеты не имеют общих оснований); 4) не содержит каких-либо разделительных знаков между отдельными триплетами (код без запятых); 5) имеет линейный порядок считывания и характеризуется колинеарностью, т.е. совпадением порядка расположения кодонов в иРНК с порядком кодируемых ими аминокислот в синтезирующемся белке; 6) является вырожденным, или избыточным, так как все аминокислоты (за исключением метионина и триптофана) имеют более одного кодона; 7) из трех нуклеотидов кодона преимущественное значение имеют два первых, третий может варьировать; 8) в среднем каждая аминокислота кодируется тремя триплетами; 9) число кодонов для каждой аминокислоты (кроме аргинина) коррелирует с частотой ее встречаемости в белках; 10) частота использования различных кодонов для включения одной и той же аминокислоты может быть видоспецифичной. Для пунктуации генетической информации во время ее трансляции имеют значение пять кодонов. Кодоны АУГ и ГУГ называются инициирующими. Они определяют правильное начало синтеза генного продукта при трансляции иРНК.

Эти кодоны располагаются на границе последовательностей иРНК, списываемых с регуляторной и структурной частей гена. Они указывают точку, от которой начинается синтез полипептидной цепи, поскольку регуляторная часть гена не транслируется. Если те же кодоны располагаются в структурной части гена (за редким исключением, связанным с особенностями кода в митохондриях), они теряют свое инициирующее значение и направляют включение метионина или валина соответственно. Помимо двух инициирующих код содержит три терминирующих, или нонсенс (бессмысленных), кодона (УАА, УАГ и УГА), определяющих окончание синтеза полипептидной цепи.

Предыдущие материалы: Следующие материалы: