Генетичний код

Основні властивості генетичного коду

Одиницею інформації в кодуючому ланцюзі ДНК є триплет - послідовність з трьох нуклеотидів.

4 види нуклеотидів (що зустрічаються в ДНК) можуть утворювати 4³ = 64 види триплетів. З них 61 триплет є змістовним, тобто кодує ту або іншу з 20 амінокислот, а 3 триплета є "безглуздими".

Як бачимо, на одну амінокислоту доводиться в середньому декілька змістовних триплетів (у реальності - від 1 до 6). З цієї причини генетичний код називають виродженим. Не будь він таким, випадкові точкові мутації (заміни в ДНК одних нуклеотидів на інші) з дуже високою частотою приводили б до появи "безглуздих" триплетів.

В той же час код специфічний: кожному із змістовних триплетів відповідає тільки одна амінокислота.

Сама ж інформація про білок полягає в тому, що в повному гені (виключаючи інтрони) лінійна послідовність триплетів кодує аналогічну лінійну послідовність амінокислот в первинній структурі цього білку.

Цього виявляється цілком достатньо, оскільки первинна структура білку визначає просторову конфігурацію білкової молекули, а також її фізико-хімічні і біологічні властивості.

Лінійна відповідність між послідовністю триплетів в екзонах гена і амінокислот в пептидному ланцюзі позначається як колінеарність генетичного коду.

Помітимо, що хоча на мал. для зручності сприйняття триплети розділені рисками, насправді між ними в ДНК немає ніяких "розділових знаків" - у вигляді, наприклад, проміжних нуклеотидів (не рахуючи інтронів).

Отже, генетичний код є триплетним, специфічним, виродженим, колінеарним і безперервним.

До цього списку зазвичай додають універсальність: у всіх видів організмів сенс будь-якого триплета один і той же.

Говорячи про код, досі ми мали на увазі змістовний ланцюг ДНК. Але така ж, з урахуванням заміни тиміну (Т) на урацил (У), послідовність нуклеотидів в про-мРНК (чи, з деякими обмовками, мРНК).

Триплети мРНК, відповідні триплетам ДНК, називаются кодонами. Дійсно, саме вони безпосередньо визначають порядок включення амінокислот в пептидний ланцюг, що синтезується на рибосомі.

З тієї ж причини в таблиці генетичного коду (розшифрованого в ході модельних експериментів) завжди вказують не триплети змістовного ланцюга ДНК, а кодони мРНК.

З цієї таблиці видно, що код, дійсно, є виродженим: для усіх амінокислот, окрім метіоніну і триптофана, є по 2 кодони і більше. У тому числі по 6 кодонів для трьох амінокислот - аргініну, лейцину і серину.

Крім того, можна зробити ще два заключення.

а) В більшості випадків кодони однієї амінокислоти розрізняються лише останнім (третім) нуклеотидом.

Відмінності ж по другому або першому нуклеотиду спостерігаються лише тоді, коли амінокислоті відповідає більше 4 кодонів, тобто коли варіації по третьому нуклеотиду вичерпані.

б) у схожих по будові амінокислот кодони також схожі між собою: співпадають після двох нуклеотидів або (рідше) по одному, але центральному, нуклеотиду.

Наприклад, кодони гомологів - Асп і Глу - співпадають по перших двом нуклеотидам; кодони Глу і його амида - Глн - по двох останнім; кодони 5 амінокислот з неполярним радикалом (Фен, Лей, Ілей, Мет, Вал) - по центральному нуклеотиду. І так далі.

Скорочені позначення амінокислот : Ала - аланін, Арг - аргінін, Асн - аспарагін, Асп аспарагінова кислота, Вал - валін, Гіс - гістидин, Глі - гліцин, Глн - глутамін, Глу - глутаміновая кислота, Ілей - ізолейцин, Лей - лейцин, Ліз – лізин, Мет - метіонін. Про - пролін, Сер – серин, Тир - тирозин, Тре – треонін, Три – триптофан, Фен – фенілаланін, Цис -цистеїн.

Стоп -"безглуздий" кодон, що перериває трансляцію мРНК.

Можливо, це пояснюється тим, що спочатку (на ранніх стадіях еволюції) були кодони лише для невеликої групи перших амінокислот. Потім розширення великої кількості амінокислот шляхом їх модифікації супроводжувалося модифікацією і початкових кодонів, тобто заміною одного, рідше двох, нуклеотидів. Але інші два нуклеотиди (чи один центральний) залишалися колишніми.

Познайомившись з функціональними елементами ДНК і способом запису генетичної інформації, продовжимо розгляд цих елементів.

Найцікавіше питання - як вони взаємодіють один з одним, тобто які складніші об'єднання утворюють і як останні функціонують за тих або інших умов.

По суті справи, питання про організацію генетичного матеріалу найтіснішим чином пов'язаний з ключовим питанням про регуляції активних генів.

Найкраще ці аспекти вивчені у бактерій.

Потім перейдемо до генетичного матеріалу еукариот.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Функціональна роль ланцюгів ДНК	\|	Регуляторні і конститутивні гени

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.147 сек.