Генетический код. Основные свойства генетического кода. Расшифровка генетического кода в процессе синтеза белка в клетке.

Генетический код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

1. Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).

2. Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.

3. Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов (не соблюдается для некоторых перекрывающихся генов вирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки).

4. Однозначность (специфичность) — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте (однако, кодон UGA у Euplotes crassus кодирует две аминокислоты — цистеин и селеноцистеин)^[11]

5. Вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.

6. Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека (на этом основаны методы генной инженерии; есть ряд исключений, показанный в таблице раздела «Вариации стандартного генетического кода» ниже).

7. Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.

 Расшифровка генетического кода

Транскрипция – первый этап в передаче генетической информации, сущность которого заключается в синтезе мРНК, т.е. в переписывании генетической информации в молекулы мРНК. Основными структурами которые участвуют в транскрипции, являются ДНК-матрица, РНК-полимераза и хромосомные белки (гистоновые и негистоновые). Синтез молекул мРНК происходит в ядре и сходит с репликацией ДНК. Для переписывания используется только одна цепь ДНК. Копирование информации может начинаться с любого участка, к которому прикрепляется РНК-полимераза, и который называют промотором. Фермент (РНК-полимераза) расщепляет двойную цепочку ДНК, и на одной из её цепей (кодирующей) по принципу комплементарности выстраиваются нуклеотиды РНК. Синтезированная таким образом (матричный синтез) молекула иРНК выходит в цитоплазму и на один её конец нанизываются малые субъединицы рибосом и происходит сборка рибосом (соединение малой и большой субъединиц).

Трансляция – это перевод последовательности нуклеотидов в молекуле иРНК в последовательность аминокислот в полипептиде. Транспортные РНК (тРНК) «приносят» аминокислоты в большую субъединицу рибосомы. Молекула тРНК имеет сложную конфигурацию. На некоторых участках её между комплементарными нуклеотидами образуются водородные связи, и молекула по форме напоминает лист клевера. На её верхушке расположен триплет свободных нуклеотидов (антикодон), который соответствует определенной аминокислоте, а основание служит местом прикрепления этой аминокислоты. Каждая тРНК может переносить только свою аминокислоту.тРНК активируется специльными ферментами, присоединяет свою аминокислоту и транспортирует её в амминоацильный (аминокислотный) центр рибосомы. Если антикодон тРНК является комплементарным кодону иРНК, находящемуся в аминоацильном центре рибосомы, то происходит временное присоединение тРНК с аминокислотной к иРНК. После этого рибосома продвигается на один кодон вперед. Первая тРНК с аминокислотой оказывается в пептидильном центре рибосомы. В освободившийся аминоацильный центр поступает вторая тРНК с аминокислотой. Внутри рибосомы в каждый данный момент находится всего два кодона иРНК. Аминокислоты располагаются рядом в большой субъединице рибосомы, и с помощью ферментов между ними устанавливается пептидная связь. Одновременно разрушается связь между первой аминокислотой и её тРНК, и тРНК уходит из рибосомы за следующей аминокислотой. Рибосома перемещается на один триплет и процесс повторяется. Так постепенно наращивается молекула полипептида, в которой аминокислоты располагаются в строгом соответствии порядком кодирующих их триплетов (матричный синтез). Регуляция синтеза белка осуществляется специальными кодонами. Начало синтеза определяется кодоном-инициатором (АУГ), а окончание сборки молекулы белка – кодонами-терминаторами (УАА, УВГ, УГА). После завершения синтеза синтеза белковая молекула отделяется от рибосомы и приобретает свойственную ей (вторичную, третичную или четвертичную) структуру. 

В трансляции можно выделить три стадии: а) инициации (образование иницаторного комплекса), б) элонгации (непосредственно «конвейер», соединение аминокислот друг с другом), в) терминации (образование терминирующего комплекса).

1 — антикодон; 2 — участок, связывающий аминокислоту.		Транспорт аминокислот к рибосомам: 1 — фермент; 2 — тРНК; 3 — аминокислота.