Генетический код: общие сведения
Страница 1

Процесс трансляции » Генетический код: общие сведения

Перевод информации, заключенной в полинуклеотидной последовательности мРНК, в аминокислотную последовательность белка требует определенного способа кодирования или шифрования, т.е. существования определенного закона, по которому чередование четырех нуклеотидов в мРНК задаёт специфическую последовательность аминокислот в белке. www.psychogood.ru

Необходимость кодирования структуры белков в линейной последовательности нуклеотидов мРНК и ДНК продиктована тем, что в ходе трансляции:

- нет соответствия между числом мономеров в матрице мРНК и продукте – синтезируемом белке;

- отсутствует структурное сходство между мономерами РНК и белка.

Это исключает комплементарное взаимодействие между матрицей и продуктом – принцип, по которому осуществляется построение новых молекул ДНК и РНК в ходе репликации и транскрипции.

Отсюда становиться ясным, что должен существовать "словарь", позволяющий выяснить, какая последовательность нуклеотидов мРНК обеспечивает включение в белок аминокислот в заданной последовательности. Этот "словарь" получил название генетического, биологического, нуклеотидного, или аминокислотного кода. Генетический код – основан на использовании алфавита, состоящего всего из четырех букв: A, G, T, C.

Но каким же образом передается информация от РНК, содержащей всего четыре нуклеотида, на белок, содержащий 20 различных аминокислот? Если бы каждый нуклеотид передавал информацию на синтез одной аминокислоты, то всего кодировалось бы 4 аминокислоты. Не может код состоять из двух нуклеотидов, так как в этом случае можно было бы охватить не более 16 аминокислот (42=16). Работами М. Ниренберга и соавторов было установлено, что для кодирования одной аминокислоты требуется не менее трех последовательно расположенных нуклеотидов, называемых кодонами или триплетами. При этом между отдельными кодонами нет промежутков, и информация записана слитно, без знаков препинания. Число сочетаний 43 дает основание полагать, что 20 аминокислот кодируется 64 кодонами. Экспериментально доказано, что таких кодонов меньше, всего 61, а 3 остальных UAA, UAG и UGA не несут в себе информации и первоначально были названы бессмысленными, или нонсенс-кодонами. Однако в дальнейшем было показано, что эти триплеты сигнализируют о завершении трансляции, и поэтому их стали называть терминирующими, или стоп-кодонами.

Кодоны мРНК и триплеты нуклеотидов в кодирующей нити ДНК с направлением от 5¢ к 3¢ - концу имеют одинаковую последовательность азотистых оснований, за исключением того, что в ДНК вместо урацила, характерного для мРНК, стоит тимин.

Выявлена также интересная особенность взаимодействия кодона с антикодоном. Оказалось, что первое и второе азотистые основания кодона образуют более прочные связи с комплементарными основаниями антикодона. Что же касается третьего основания, то эта связь менее прочная, более того, основание кодона может спариваться с другим, не комплементарным основанием антикодона. Этот феномен называют механизмом неоднозначного соответствия или качания. В соответствии с этим урацил антикодона может взаимодействовать не только в аденином, но и гуанином кодона. Гуанин антикодона способен связываться не только с цитозином, но и с урацилом кодона. Это указывает на возможность нескольких кодонов кодировать одну и туже аминокислоту. И действительно было установлено, что ряд аминокислот кодируется двумя и более антикодонами (Приложение 1, табл. 1). Из таблицы видно, что только две аминокислоты - метионин и триптофан – кодируются при помощи одного кодона. Тот факт, что одной и той же аминокислоте соответствует несколько кодонов, называется вырожденностью генетического кода. Биологический смысл этого явления связан, по-видимому, с возможностью более быстрого отделения тРНК от мРНК, что очень важно для процесса белкового синтеза.

На основании вышеизложенного можно суммировать основные свойства генетического кода:

-триплетность — одну аминокислоту кодируют три нуклеотида (триплет или кодон);

-непрерывность — у всех организмов код линейный, однонаправленный и непрерывный;

-неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов;

-специфичность — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте;

-вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов;

-универсальность — генетический код работает одинаково у всех живых организмов.

До последнего времени генетический код считался абсолютно универсальным. Теперь стало известно, что набор тРНК в митохондриях клеток как низших, так и высших эукариотических организмов, считывает 4 кодона иначе, чем тРНК-молекулы цитоплазмы этих же или любых других клеток. В митохондриях необходимы только 22 вида тРНК, в то время как для синтеза белка в цитоплазме используется весь набор, включающий 31 вид тРНК-молекул. И все же, за вышеупомянутым исключением, генетический код – универсален.

Страницы: 1 2


Рекомендуем к прочтению:

Научные революции в естествознании. Парадигма
Развитие естествознания не является лишь монотонным процессом количественного накопления знаний об окружающем природном мире. В развитии науки появляются переломные этапы, кризисы, выход на качественно новый уровень знаний, радикально мен ...

Выводы
В исследованиях на людях выявлены значительные половые различия в реакциях ССС на стрессорные воздействия. У девушек, несмотря на повышенные в ряде опытов значения частоты сердечных сокращений, показатели артериального давления никогда не ...

Физико-географические особенности региона исследования
Центральный Казахстан занимает пространство степной и полупустынной зон в пределах двух крупных орографических и геоморфологических единиц: Тургайского плато на западе и Казахского мелкосопочника в центре и на востоке. Физико-географическ ...