Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik.
Особенности кодирования аминокислоты нуклеотидом и карта генетического кода
Содержание:
Особенности кодирования аминокислоты нуклеотидом
Для начала дадим определением генетическому коду.
Генетический код представляет собой систему записи генетической информации как определенной нуклеотидной последовательности в нуклеиновых кислотах (РНК и ДНК), определяющую последовательность расположения аминокислот в белке.
Так называемая последовательность из трех расположенных друг за другом нуклеотидов кодирует каждую аминокислоту белка. Эта последовательность получила название триплет. За каждым триплетом закреплено кодирование только одной определенной аминокислоты, которая затем встраивается в полипептидную цепь.
ДНК включает четыре типа азотистых оснований:
- гуанин (Г);
- аденин (А);
- тимин (Т);
- цитозин (Ц).
Четыре эти основания и их сочетания образуют 64 варианта. Это значит, что ДНК кодирует 64 аминокислоты. Но на деле кодируется всего 20 аминокислот. Ученые выяснили, что аминокислоте может соответствовать не один, а несколько кодонов.
Такое свойство генетического кода получило название вырожденность. Необходимость такого свойства заключается в том, чтобы повысить надежность хранения генетической информации в клетках и ее сохранность в ходе клеточного деления.
Вот пример такого свойства: аминокислота аланин кодируется триплетами ЦГА, ЦГГ, ЦГЦ, ЦГТ.
Из этого следует, что в случае непредвиденной ошибки в последней, третьей составляющей триплета, изменений в структуре белка не происходит. В любом из случаев это все равно будет кодон аланина, который представляет собой базовую аминокислоту.
Карта генетического кода и его свойства
В данный момент можно говорить о полной и достоверной карте генетического кода. Ученые знают, какие аминокислоты кодируются сочетанием триплетов тех или иных аминокислот.
Это своеобразная таблица генетического кода, и чтобы пользоваться ею, нужно следовать определенным правилам:
- из левого вертикального ряда берется первый нуклеотид в триплете;
- из верхнего горизонтального ряда берется второй нуклеотид;
- из правого вертикального ряда берется первый нуклеотид.
Название аминокислоты выбирается на пересечении всех линий.
Молекула ДНК состоит из сотни генов, поэтому в ее составе обязательно выделяют стоп-кодоны. Это своеобразные «знаки препинания», обозначающие конец и начало определенного гена.
Свойства генетического кода
Для генетического кода характерны определенные свойства.
Под свойствами генетического кода понимают комплекс характеристик, с помощью которых можно проанализировать его последовательность в клетках конкретного организма.
К свойствам генетического кода относят:
- триплетность. Это кодировка состава одной аминокислоты из трех нуклеотидов;
- вырожденность (описание выше);
- однозначность генетического кода. Говорит о соответствии триплета только одной аминокислоте;
- невозможность перекрытия. Это значит, что один нуклеотид не может входить в состав нескольких кодонов цепи матричной РНК;
- универсальность. Любой живой организм, будь то бактерия или человек, использует единый генетический код.
Особенность универсальности генетического кода
На универсальности остановимся подробнее. Из предложения выше следует, что ядерные гены всех организмов кодируют информацию о белках одинаковым образом — и этот процесс не зависит от уровня организации и положения этих организмов согласно систематике.
Существует предположение, что образование всех живых организмов является результатом эволюционного процесса одного общего предка. С этим и связано наличие одного общего генетического кода. Все это подтвердилось в ходе многочисленных исследований.
Универсальность кода играет важную роль, так как благодаря этому гены одного организма могут функционировать в другом организме и производить белки, обладающие необходимым уровнем функциональной активности. Это способствует развитию генной инженерии и получению нужных организму белков.
При этом отмечается не абсолютная универсальность. Есть несколько генетических систем, в которых генетический код чуть-чуть отличается от универсального. К таким системам относят митохондрии, инфузорий, паразитических бактерий. Однако стоит отметить незначительность таких отклонений.
Реакции матричного синтеза
Описанные выше свойства генетического кода обуславливают реакции матричного синтеза. Под матрицей понимают форму, используемую для создания новых молекул в соответствии с конкретным планом. Этот план закладывается в структуру молекул, которые существуют на данный момент.
Этот матричный принцип — база для важных реакций синтеза в клетке. К примеру, для синтеза белка и нуклеиновых кислот. В этих реакциях также заложена определенная последовательность звеньев-мономеров внутри синтезируемого полимера. Позже происходит стягивание мономеров в конкретное место клетки на молекулы, служащие матрицей.
В случае случайности реакций, они характеризовались бы заметной медлительностью. Синтез же сложных молекул, в основе которого лежит матричный принцип, отличается точностью и быстротой. Матрицами в матричных реакциях выступают макромолекулы нуклеиновых кислот ДНК или РНК.
Выделяют следующие этапы передачи генетической информации на основе описанных свойств генетического кода:
- синтез ДНК на созданной информационной матрице — РНК-транскрипция;
- синтез полипептидной цепи на рибосоме по программе, которая заложена в информационной РНК.
Эти этапы свойственны как прокариотам, так и эукариотам.
Для прокариот характерна одновременность транскрипции и трансляции — ДНК у них располагается в цитоплазме. Что касается эукариот, то здесь эти процессы строго разделены: в пространстве и по времени.
Синтез всех видов РНК осуществляется в ядре, затем созданные молекулы выходят из него, проходя через ядерную мембрану. После происходит транспортировка РНК в место создания молекулы белка.
Можно отметить, что кодирование нуклеотидом аминокислоты — процесс, характеризующийся точностью и закономерностью.
Навигация по статьям