СПОСІБ ЗАПИСУ ГЕНЕТИЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ В МОЛЕКУЛІ ДНК. БІОЛОГІЧНИЙ КОД І ЙОГО ВЛАСТИВОСТІ

Первинно все різноманіття життя обумовлюється різноманітністю білкових молекул, що виконують в клітинах різні біологічні функції. Структура білків визначається набором і порядком розташування амінокислот в їх пептидних ланцюгах. Саме ця послідовність амінокислот в пептидах зашифрована в молекулах ДНК за допомогою біологічного (генетичного) коду. Відносна примітивність структури ДНК, що представляє чергування всього лише чотирьох різних нуклеотидів, довгий час заважала дослідникам розглядати це з'єднання як матеріальний субстрат спадковості і мінливості, в якому повинна бути зашифрована надзвичайно різноманітна інформація.

У 1954 р Г. Гамовим було висловлено припущення, що кодування інформації в молекулах ДНК має здійснюватися поєднаннями декількох нуклеотидів. У різноманітті білків, існуючих в природі, було виявлено близько 20 різних амінокислот. Для шифровки такого їх числа достатню кількість поєднань нуклеотидів може забезпечити лише триплетний код, в якому кожна амінокислота шифрується трьома стоять поруч нуклеотидами. В цьому випадку з чотирьох нуклеотидів утворюється 4³ = 64 триплетів. Код, що складається з двох нуклеотидів, дав би можливість зашифрувати лише 4² = 16 різних амінокислот.

Повна расшіфовка генетичного коду проведена в 60-х рр. пршлого століття. З 64 можливих триплетів ДНК 61 кодує різні амінокислоти; залишилися 3 отримали назву безглуздих, або «нонсенс-триплетів». Вони не шифрують амінокислот і виконують функцію знаків пунктуації при зчитуванні спадкової інформації в ході трансляції. До них відносяться ATT, АЦТ, АТЦ.

Звертає на себе увагу явна надмірність коду, що виявляється в тому, що багато амінокислот шифруються кількома триплету (рис. 3.6). Це властивість триплетного коду, назване вирожденностио, має дуже важливе значення, так як виникнення в структурі молекули ДНК змін за типом заміни одного нуклеотиду в полінуклеотидних ланцюга може не змінити сенсу триплета. Виник таким чином нове поєднання з трьох нуклеотидів кодує ту ж саму амінокислоту.

У процесі вивчення властивостей генетичного коду була виявлена його специфічність. Кожен триплет здатний кодувати тільки одну певну амінокислоту. Цікавим фактом є повна відповідність коду у різних видів живих організмів. така універсальність генетичного коду свідчить про єдність походження всього різноманіття живих форм на Землі в процесі біологічної еволюції.

Незначні відмінності генетичного коду виявлені в ДНК мітохондрій деяких видів. Це не суперечить в цілому положення про універсальність коду, але свідчить на користь певної дівергентності в його еволюції на ранніх етапах існування життя. Розшифровка коду в ДНК мітохондрій різних видів показала, що у всіх випадках в мітохондріальних ДНК

Мал. 3.6. Амінокислоти і кодують їх триплети ДНК

відзначається загальна особливість: триплет АЦТ читається як АЦЦ, і тому з нонсенс-триплетів перетворюється в шифр амінокислоти триптофану.

Інші особливості є специфічними для різних видів організмів. У дріжджів триплет ДАТ і, можливо, все сімейство ГА кодує замість амінокислоти лейцину треонін. У ссавців триплет ТАГ має те ж значення, що і ТАЦ, і кодує амінокислоту метіонін замість изолейцина. Триплети ТЦГ і ТЦЦ в ДНК мітохондрій деяких видів не кодують амінокислот, будучи нонсенс-триплету.

Поряд з триплетного, виродження, специфічністю і універсальністю найважливішими характеристиками генетичного коду є його безперервність і неперекриваемость кодонів при зчитуванні. Це означає, що послідовність нуклеотидів зчитується триплет за кодоном без пропусків, при цьому сусідні триплети не перекривають один одного, т. Е. Кожен окремий нуклеотид входить до складу лише одного триплету при заданій рамці зчитування (рис. 3.7). Доказом неперекриваемості генетичного коду є заміна тільки однієї амінокислоти в пептиді при заміні одного нуклеотиду в ДНК. У разі включення нуклеотиду в кілька перекриваються триплетів його заміна вабила б за собою заміну 2-3 амінокислот в пептидного ланцюга.

Мал. 3.7. Безперервність і неперекриваемость генетичного коду при зчитуванні спадкової інформації.

Цифрами позначені нуклеотиди

1. Структурна організація секреторного процесу - кровообіг, дихання, видільні процеси, розмноження, лактація, обмін речовин
   Секретообразованіе тісно пов'язане з функціонуванням секреторних клітин альвеолярного епітелію і їх структурних компонентів. Найбільш важливі ланки в ланцюзі клітинних процесів, що забезпечують освіту і виділення з клітини секреторного продукту, наступні: а) синтез різних типів РНК (рРНК,
2. Структурна організація хроматину - біологія. Частина 1
   Зберігаючи наступність у ряді клітинних поколінь, хроматин в залежності від періоду і фази клітинного циклу змінює свою організацію. В інтерфазі при світловій мікроскопії він виявляється у вигляді грудочок, розсіяних в нуклеоплазмі ядра. При переході клітини до мітозу, особливо в метафазі,
3. Структура та функції рибонуклеїнових кислот - біохімія
   Вміщені в клітці РНК розрізняються складом, розміром, функціями і локалізацією. У цитоплазмі клітин містяться три основних функціональних виду РНК. це матричні РНК (мРНК), що виконують функції матриць білкового синтезу, Хвороби РНК (рРНК), що виконують роль структурних компонентів рибосом,
4. Структура ліпопротеїнів - біохімія частина 2.
   Типовий липопротеин, наприклад хиломикрон, - сферична частка діаметром близько 100 нм, серце-вина якої (ліпідне ядро) заповнене гідрофобними молекулами триацилгліцеролів, хо- лестерідов, а поверхнева частина утворена білками (аполипопротеинами або апобілки), фосфоліпідами і вільним холестеролом,
5. Стрес, історія розвитку концепції стресу і роботи Г. Сельє - фізіологія вищої нервової діяльності та сенсорних систем
   В результаті вивчення даного розділу студент повинен: знати стадії розвитку загального адаптаційного синдрому; види стресу; джерела професійного стресу; вміти пояснювати нервові і гормональні механізми, що лежать в основі стресової реакції; описувати вплив стресу на стан фізіологічних систем
6. Статистичний метод вивчення закономірностей тривалості життя - біологія. Частина 1
   Закономірності змін тривалості життя в історичному часі або від популяції до популяції із зрозумілих причин неможливо вивчати на одному окремо взятому організмі. Такі дослідження проводять в популяціях із застосуванням статистичних методів. Ще в 1825 р Б. Гомперц описав залежність збільшення
7. Статеве розмноження - біологія. Частина 1
   Хоча в процесі розвитку життя безстатеве розмноження виникло першим, статеве розмноження існує на Землі вже більше 3 млрд років. Воно виявляється в життєвих циклах всіх основних груп організмів. Поширеність статевого розмноження пояснюється тим, що воно забезпечує значне генетичну різноманітність
8. Сприйняття і його властивості - вікова фізіологія і психофізіологія
   Сприйняття - психофізіологічний пізнавальний процес, що полягає в цілісному відображенні предметів, ситуацій і подій при безпосередньому впливі подразників на рецептори органів чуття. Результатом сприйняття є первинний образ об'єкту, що відбивається. властивостями сприйняття є: адекватність