МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ, АНАТОМІЯ, ФІЗІОЛОГІЯ ТА ПАТОЛОГІЯ ЛЮДИНИ - Я.І.Федонюк 2010

БІОЛОГІЯ

РОЗДІЛ 1. БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ

1.3. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧНИЙ І КЛІТИННИЙ РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ

1.3.3. Спадковий апарат еукаріотичних клітин і його функціонування - молекулярний рівень

Генетичний код

Генетичний код - система запису генетичної інформації в молекулі ДНК у вигляді послідовності азотистих основ нуклеотидів. Оскільки в процесі реалізації генетична інформація переписується з ДНК на іРНК, генетичний код читається за ІРНК і записується за допомогою чотирьох азотистих основ (А, У, Г, Ц). Одиницею генетичної інформації є кодон. Кодон - послідовність трьох сусідніх нуклеотидів (триплет) в ДНК або іРНК, яка кодує певну амінокислоту або початок і кінець трансляції.

Ідею триплетного генетичного коду вперше висунув американський фізик Г.Гамов (1954). Він виходив з того, що амінокислот існує 20 і для забезпечення їх кодування необхідно не менше 20 кодуючих слів. Чотири основи, записані по одній, дозволяють закодувати чотири амінокислоти (4^і =4), по дві основи - 16 (4²=16), по три основи - 64 (4³=64). Отже, окрема амінокислота не може кодуватися менш ніж трьома нуклеотидами. Склад першого кодону розшифрували в 1961 р. американські генетики М.НІренберг і Дж.Маттеї. Це був триплет УУУ, який кодував синтез амінокислоти фенілаланіну. Розшифровка генетичного коду - одне з найзначніших досягнень біології XX ст. Найвагоміший вклад у цю справу зробив М.Ніренберг (Нобелівська премія, 1968).

Ніренберг Маршалл (народ. 1927 р.)

Генетичний код складається з 64 кодонів (табл. 1.3), з них 61 кодон кодує 20 амінокислот. Три кодони (УАГ, УАА, УГА) називаються беззмістовними (нонсенс-кодонами). Вони не кодують жодної амінокислоти, для них немає транспортних РНК, а виконують роль сигналів завершення трансляції. Тому нонсенс-кодони називають стоп-кодонамии або кодонами-термінаторами. Кодони АУГ і ГУГ визначають початок трансляції і називаються ініціюючими, або стартовими, кодонами. Вони вказують точку, з якої починається синтез поліпептида. Ці кодони розміщуються на межі регуляторної і структурної частин гена. Якщо ж вони розміщуються в структурній частині гена, то втрачають своє ініціююче значення і визначають включення відповідно метіоніну або валіну.

Таблиця 1.3.

Генетичний код

Генетичний код характеризується наступними ознаками:

1) Код - триплетний: кожна амінокислота кодується трьома сусідніми нуклеотидами (кодоном).

2) Код - універсальний: він єдиний для всіх організмів, одні і ті ж

триплети кодують одні і ті ж амінокислоти в різних організмів. Завдяки універсальності генетичного коду, гени спрямовують синтез відповідних білків навіть у чужих клітинах, якщо ці клітини включили їх у свої ДНК.

3) Код - вироджений: одна амінокислота може кодуватися більш ніж одним триплетом. Одним триплетом кодуються метіонін і триптофан, усі інші 18 з 20 амінокислот - кількома (2, 3, 4 і 6). Виродженість захищає генетичний код від мутаційних змін. Якщо в кодоні УГУ, який кодує аргінін, станеться заміна урацилу на аденін, то зміст спадкової інформації від цього не порушиться і в білковій молекулі не відбудеться жодних змін, оскільки кодон УГА також кодує аргенін.

4) Код не перекривається: кожний нуклеотид входить до складу лише одного триплету - ААГ- ТТА-ЦТГ.

5) Код не містить розділових знаків (код без ком).

6) Код має лінійний порядок зчитування і характеризується колінеарністю^л тобто послідовність розміщення кодонів у іРНК визначає послідовність амінокислот у поліпептидному ланцюзі.

7) 3 трьох нуклеотидів кодона переважне значення мають два перші, третій може варіювати.

Про ефективність генетичного коду свідчать наступні дані. ДНК бактеріального вірусу 0X174. складається з 5400 нуклеотидів і містить 9 генів.

Вірус можна побачити лише в електронному мікроскопі, а запис його генетичної інформації, яка закодована в 9 генах у вигляді лінійної послідовності за допомогою чотирьох літер займає цілу сторінку тексту. Запис у такому ж вигляді інформації, яка міститься в хромосомі тваринної клітини, складатиме книгу об'ємом понад 500 тис. сторінок.