Генетический код: его свойства и понятие.

В организмах белки выполняют различные биологические функции. Структура этих белков определяется набором и последовательностью аминокислот в их пептидных цепях. Эта последовательность аминокислот в пептидах зашифрована в молекулах ДНК с помощью генетического кода.

Генетический код- это система записи генетической информации в ДНК (иРНК) в виде определенной последовательности нуклеотидов.

Группа оснований, которая кодирует одну аминокислоту, получила название кодона. Четыре основания в комбинации по 3, т.е. 4^3, дает 64 различных кодона.

Свойства генетического кода:

1.Код триплетен - Каждой а/к соответствует сочетание из 3 нуклеотидов

2.Код однозначен – каждый триплет соответствует только одной аминокислоте.

3.Код вырожден – каждая аминокислота

4.Код универсален – все живые организмы имеют одинаковый код аминокислот.

5.Код непрерывен – между кодонами нет промежутков.

Биосинтез белка: белок → аминокислота → собственный белок.

Последовательность процессов синтеза полипептидных цепей белковой молекулы представляется следующим образом:

1. Транскрипция– процесс синтеза и- РНК в ядре с молекулы ДНК по принципу комплементарности. Процесс включает этапы:

- образование первичного транскрипта;

- процессинг;

- сплайсинг.

Образование зрелой и-РНК включает периоды инициации, элонгации и терминации синтеза.

2. Трансляция- перенос информации о структуре белка с и-РНК на синтезирующийся полипептид. Происходит в цитоплазме на рибосоме. И включает следующие процессы:

- активация аминокислоты специфическим ферментом (аминоацил Т-РНК - синтетаза) в присутствии АТФ с образованием аминоациладенилата (тройной комплекс);

- присоединение активированной аминокислоты к специфической т-РНК с высвобождением аденозинмонофосфата (АМФ);

- связывание этого комплекса с рибосомами;

- включение аминокислот в белок с высвобождением т-РНК.

Рибосома контактирует в каждый момент только с небольшим участком и-РНК, возможно равным одному триплету (кодону). Рибосома движется по и-РНК кодон за кодоном. На и-РНК одновременно может быть несколько рибосом, образующих полисому. В рибосому, движущуюся по и-РНК, т-РНК поставляет активированные аминокислоты. Аминокислота прикреплена на черешок т-РНК, на изгибе последней имеется триплет, получивший название антикодона. При совпадении антикодона т-РНК с кодоном и-РНК, по принципу комплементарности, аминокислота включается в полипептидную цепь.

Ниринберг, американский биолог-генетик, его исследования посвящены расшифровке генетического кода. Он синтезировал и испытал все 64 теоретически возможных триплета и установил значение всех кодонов.

Триплетный код — генетический код, в котором каждая аминокислота полипептидной цепи определяется группой из трех нуклеотидов ДНК.4 основания в комбинации по 3 дает 64 разных кодона. Одни и те же аминокислоты могут кодироваться различными кодонами.

РНК построена подобно одной из цепей ДНК. Особенно много в клетках с интенсивным синтезом белка

рРНК — крупные молекулы 3-5 тыс. нуклеотидов, в рибосомах, 90 % всей Рнк.

Экспериментальные доказательства роли ДНК в передаче наследственной информации в клетке.

После того как было установлено, что гены находятся в хромосомах и расположены там в определенном порядке, возник вопрос об их химический природе. Ученым было известно, что в состав хромосом высших организмов входят ДНК и несколько типов гистоновых и негистоновых белков.

 До 40-х годов нашего столетия большинство ученых считали, что гены имеют белковую природу. Русский ученый Н. К. Кольцов высказал мысль, что хромосома это гигантская биологическая молекула, обладающая свойством самоудвоения, и что все свойства и признаки организма обусловлены строением белка и взаимодействием его молекул. Казалось вероятным, что именно в белках заключена наследственная информация о развитии всех признаков и свойств организма. Однако проведенные в последующем эксперименты на микроорганизмах с применением новейших методов исследований позволили установить, что генетическая информация сосредоточена в нуклеиновых кислотах.

Роль ДНК в трансформации бактерий:

В 1928 г. впервые получили доказательство возможности передачи наследственной информации от одной бактерии к другой.

Вводили мышам вирулентный (болезнетворный) капсульный и авирулентный бескапсульный штаммы пневмококков. При введении вирулентного штамма мыши заболели пневмонией и погибли. При введении авирулентного штамма – живые.

При введении капсульного штамма, убитого нагреванием, мыши выжили.

Вводили смесь штаммов – авирулентного бескапсульного и вирулентного капсульного, убитого нагреванием. После этого мыши заболели и погибли.

Из крови погибших животных были выделены бактерии, которые обладали вирулентностью и способные образовывать капсулу. Живые бактерии авирулентного бескапсульного штамма трансформировались, благодаря ДНК вирулентного капсульного штамма бактерий ( приобрели свойства убитых болезнетворных бактерий). Трансформирующий фактор – ДНК.

Более наглядно роль ДНК в передаче наследственной информации была установлена в 1952 г. американскими вирусологами А. Д. Херши и М. Чейзом при изучении разложения фага Т2 (вируса бактерий).

Опыт состоял в том, что белки, входящие в протеиновую оболочку вириона, были помечены радиоизотопной меткой - S 35 (сера), а ДНК - радиоактивным фосфором - Р32. В дальнейшем вирус культивировался в клетках бактерий. После этого дочерние вирионы подвергались радиометрическому анализу. Исследования показали, что новое поколение фаговых частиц содержало только фосфор - Р32. Исследователи сделали справедливый вывод о том, что именно ДНК, а не белок передается от родителей к потомству.

О роли ДНК в передаче наследственной информации свидетельствует также открытие в 1952 г. Зайндером и Ледербергом явления трансдукции, заключающееся в переносе генетического материала фагами от одних бактерий к другим. Ученые при этом показали, что в процессе трансдукции активное участие принимает ДНК.