Организация генетического кода

У всех живых существ, от бактерии до человека, одни и те же химические соединения служат для построения всех клеток: это белки, жиры и углеводы, но для каждого организма они являются специфическими. Четыре азотистых основания, входящие в состав ДНК: аденин (А), тимин (Т), цитозин (С) и гуанин (G), объединенные в группы по три, записывают генетическую программу, которая реализуется через синтез белков. Белки, выполняя различные функции в организме, ответственны за характерные признаки каждого вида. Преобразование генетической программы в результате изменений комбинаций четырех азотистых оснований в молекуле ДНК, являются основой разнообразия живых существ.

Принцип записи информации в ДНК называется генетическим кодом. Генетический код –принцип записи информации о последовательности аминокислот в белках в виде три-плетов (из последовательности 3-х нуклеотидов) в молекулах ДНК и РНК. Генетический код состоит в том, что определенные сочетания нуклеотидов в группы по три, или триплеты, определяют последовательность аминокислот, образующих (полипептидные) цепи белковых молекул.

Действительно из теоретических соображений в ДНК или РНК имеется четыре вида нуклеотидов, а в состав белковых молекул входит 20 аминокислот, чтобы их закодировать, необходимо сочетание четырех видов нуклеотидов по три, это дает 64 комбинации (43= 64). Это предположение было подтверждено экспериментально в опытах в бесклеточных системах с искусственно созданными иРНК с определенным составом.

Три нуклеотида, образующие кодовый знак, называют триплетом. Многие аминокислоты кодируются более чем одним триплетом (от двух до шести); в этом смысле код является вырожденным или избыточным. Генетический код универсален для всех видов клеток и вирусов, т.е. у самых разных живых организмов кодирование аминокислот осуществляется одинаковыми триплетами. Генетический код также обладает специфичностью: каждый триплет кодирует строго определенную аминокислоту.

Таблица 1. Принцип построения генетического кода

ВТОРАЯ БУКВА
П Е Р В А Я Б У К В А У Ц А Г Т Р Е Т Ь Я Б У К В А
У УУУ Фен УУЦ УУА Лей УУГ УЦУ УЦЦ Сер УЦА УЦГ УАУ Тир УАЦ УАА УАГ УГУ Цис УГЦ УГА УГГ Трп У Ц А Г
Ц ЦУУ ЦУЦ Лей ЦУА ЦУГ ЦЦУ ЦЦЦ Про ЦЦА ЦЦГ ЦАУ Гис ЦАЦ ЦАА Глн ЦАГ ЦГУ ЦГЦ Арг ЦГА ЦГГ У Ц А Г
А АУУ АУЦ Иле АУА АУГ Мет АЦУ АЦЦ Тре АЦА АЦГ ААУ Асн ААЦ ААА Лиз ААГ АГУ Сер АГЦ АГА Арг АГГ У Ц А Г
Г ГУУ ГУЦ Вал ГУА ГУГ ГЦУ ГЦЦ Ала ГЦА ГЦГ ГАУ Асп ГАЦ ГАА Глу ГАГ ГГУ ГГЦ Гли ГГА ГГГ У Ц А Г



Примечание. Первое азотистое основание в триплете находится в левом вертикальном ряду, второе – в верхнем горизонтальном, третье – в правом вертикальном. На пересечении линий трех оснований выявляется искомая аминокислота

Аминокислоты обозначены следующим образом: 1. Ала – аланин. 2. Арг – аргинин. 3. Асн – аспарагин. 4. Асп – аспарагиновая кислота. 5. Вал – валин. 6. Гис – гистидин. 7. Гли – глицин.
8. Глн – глутамин. 9. Глу – глутаминовая кислота. 10. Иле – изолейцин. 11. Лей – лейцин. 12. Лиз – лизин. 13. Мет – метионин. 14. Про – пролин. 15. Сер – серин. 16. Тир – тирозин. 17. Тре – треонин. 18. Трп – триптофан. 19. Фен – фенилаланин. 20. Цис – цистеин. Триплеты УАА, УАГ. УГА (отмечены подчеркиванием) являются стоп-сигналами. Это стоп-сигналы, прекращающие синтез полипептидной белковой цепи.

Таким образом, изучение структуры и функции ДНК позволило установить, что гены, определяющие развитие признаков, состоят из участков ДНК, в которых закодирована структура белков. Помимо этих участков, называемых структурными генами, имеются участки, с функцией регуляции структурных генов (регуляторные гены). Они отвечают за их включение или экспрессию. Считается, что в геноме человека количество регуляторных генов примерно соответствует количеству структурных генов.

Информация, записанная в ДНК, хранится в ядре клеток и для ее реализации в виде белковых молекул требуется участие рибонуклеиновых кислот или РНК.



В отличие от ДНК, РНК представляет собой одноцепочечную молекулу. По составу нуклеотиды РНК немного отличаются от нуклеотидов ДНК. Сахар в нуклеотидах РНК представлен рибозой, и вместо азотистого основания тимина содержится урацил. Нуклеотиды в РНК связаны друг с другом форфодиэфирными мостиками, так же как и в ДНК. Молекулярные цепи РНК короткие в отличие от ДНК. В клетках присутствуют три типа молекул РНК: информационная или иРНК, транспортная или тРНК и рибосомальная (рибосомная) или рРНК. Все они принимают участие в процессе синтеза белков.

referatrsz.nugaspb.ru size.radioritual.ru referatxsw.nugaspb.ru refamlo.ostref.ru Главная Страница