Генетический код

Генетическая информация записывается последовательностями нуклеотидов в нуклеиновых кислотах с помощью 4 символов, как информация текста книги записывается с помощью букв, количество которых зависит от конкретного алфавита.

Для перезаписи нуклеотидной последовательности нуклеиновых кислот в последовательность аминокислот должна существовать система кодировки, которая и получила название генетического кода.

Выяснение природы генетического кода и экспериментальное определение смысла каждого кодона можно отнести к самым выдающимся достижениям современной науки.

Первые результаты были представлены Ф. Криком и соавторами на V Международном биохимическом конгрессе в Москве в 1961 г.  Генетический код был полностью расшифрован к 1966 г. В его расшифровке принимали участие ведущие ученые всего мира.

Он имеет следующие основные характеристики:

• Триплетность – каждая аминокислота зашифрована последовательностью из 3 нуклеотидов (триплетом или кодоном).
• Вырожденность – большинство аминокислот шифруются более чем одним кодоном (от 2 до 6).
• Неперекрываемость – один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав 2 соседних кодонов.
• Универсальность – характерен для всех организмов живой природы.

Универсальность генетического кода свидетельствует о единстве происхождения всех живых организмов.

В последнее время найдены единичные отклонения генетического кода других «экзотических» объектов. К ним относятся микоплазмы, некоторые грибы, инфузории, хлоропласты растений.

Российский генетик В. А. Ратнер пишет: «Это своеобразные „диалекты“ генетического кода, отражающие специфику их эволюции».

Обнаруженные вариации генетического кода показывают, что код эволюционировал. В определении направления эволюции генетического кода между генетиками нет единого мнения.

В универсальном генетическом коде 61 кодон кодируют 20 аминокислот. Три кодона не соответствуют никакой аминокислоте и определяют момент окончания синтеза полипептида.

Это так называемые терминирующие кодоны (стоп-кодоны) – УАА, УАГ, УГА. Они играют роль знаков препинания между генами. Соответствие структуры гена (в нуклеотидах) и структуры кодируемого им белка (в аминокислотах) получило название коллинеарности.

Значения кодонов генетического кода приведены в табл. 1. Указаны аминокислоты, встречающиеся в белках, и соответствующие им кодоны информационной РНК.

Таблица 1

Генетический код

Еще в 1963 г. Г. Понтекорво, открывая симпозиум «От менделевских факторов к генетическому коду», подчеркнул, что все биохимические процессы клетки можно разделить на ступенчатые и матричные.

Активность генов непосредственно связана с матричными процессами. В процессе репликации происходит воспроизведение генетического материала. Реализация генетической информации – экспрессия генов, выражается в процессах транскрипции и трансляции.