Генетичний код має властивості. Що таке генетичний код: загальні відомості

Генетичний код - це спосіб кодування послідовності амінокислот у молекулі білка за допомогою послідовності нуклеотидів у молекулі нуклеїнової кислоти. Властивості генетичного коду випливають із особливостей цього кодування.

Кожній амінокислоті білка зіставляється у відповідність три підряд нуклеотиду нуклеїнової кислоти, що йдуть. триплет, або кодон. Кожен із нуклеотидів може містити одну з чотирьох азотистих основ. У РНК це аденін(A), урацил(U), гуанін(G), цитозин(C). По-різному комбінуючи азотисті основи (в даному випадкунуклеотиди, що містять їх, можна отримати безліч різних триплетів: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC і т. д. Загальна кількістьможливих комбінацій - 64, т. е. 4 3 .

До складу білків живих організмів входить близько 20 амінокислот. Якби природа «задумала» кодувати кожну амінокислоту не трьома, а двома нуклеотидами, то розмаїття таких пар не вистачило б, оскільки їх виявилося лише 16, тобто. 4 2 .

Таким чином, основна властивість генетичного коду - його триплетність. Кожна амінокислота кодується трійкою нуклеотидів.

Оскільки можливих різних триплетів істотно більше, ніж амінокислот, що використовуються в біологічних молекулах, то в живій природі було реалізовано таку властивість як надмірністьгенетичного коду. Багато амінокислот стали кодуватися не одним кодоном, а кількома. Наприклад, амінокислота гліцин кодується чотирма різними кодонами: GGU, GGC, GGA, GGG. Надмірність також називають виродженістю.

Відповідність між амінокислотами та кодонами відображають у вигляді таблиць. Наприклад, таких:

По відношенню до нуклеотидів генетичний код має таку властивість як однозначність(або специфічність): кожен кодон відповідає лише одній амінокислоті. Наприклад, кодоном GGU можна закодувати тільки гліцин і більше жодної іншої амінокислоти.

Ще раз. Надмірність - це про те, що кілька триплетів можуть кодувати ту саму амінокислоту. Специфіка - кожен конкретний кодон може кодувати лише одну амінокислоту.

У генетичному коді немає спеціальних розділових знаків (якщо не вважати стоп-кодонів, що позначають закінчення синтезу поліпептиду). Функцію розділових знаків виконують самі триплети - закінчення одного означає, що слідом почнеться інший. Звідси випливають такі дві властивості генетичного коду: безперервністьі неперекриваність. Під безперервність розуміють зчитування триплетів одразу один за одним. Під неперекривальністю - те, що кожен нуклеотид може входити до складу лише триплету. Так перший нуклеотид наступного триплету завжди стоїть після третього нуклеотиду попереднього триплету. Кодон не може розпочатися з другого чи третього нуклеотиду попереднього кодону. Іншими словами, код не перекривається.

Генетичний код має властивість універсальності. Він єдиний всім організмів Землі, що говорить про єдність походження життя. У цьому трапляються дуже рідкісні винятки. Наприклад, деякі триплети мітохондрій та хлоропластів кодують інші, а не звичайні для них амінокислоти. Це може говорити про те, що на зорі розвитку життя існували небагато різні варіаціїгенетичного коду.

Нарешті, генетичний код має завадостійкістюяка є наслідком такої його властивості як надмірність. Точкові мутації, що іноді відбуваються в ДНК, зазвичай призводять до заміни однієї азотистої основи на іншу. При цьому змінюється триплет. Наприклад, було AAA, після мутації стало AAG. Однак подібні зміни не завжди призводять до зміни амінокислоти в поліпептиді, що синтезується, так як обидва триплети через властивості надмірності генетичного коду можуть відповідати одній амінокислоті. Враховуючи, що мутації найчастіше шкідливі, властивість завадостійкості корисна.

07.04.2015 13.10.2015

Замовити проведення днк тесту

Залишіть свій телефон і ми передзвонимо Вам найближчим часом

Замовити дзвінок

В епоху нано-технологій та новацій у всіх сферах життя людини необхідно знати багато чого для самовпевненості та спілкування з людьми. Технології двадцять першого століття зробили крок далеко, наприклад, у сфері медицини і генетики. У цій статті спробуємо докладно описати найголовніший крок людства у дослідженнях ДНК.

Опис коду ДНК

Що ж таке цей код? Код вироджений генетичними властивостями та займаються його дослідженням вчені генетики. Цим кодом наділені всі живі істоти нашої планети. Науково визначається як метод білкової послідовності амінокислот за допомогою ланцюжка нуклеотидів.
Так званий алфавіт складається з чотирьох основ, що позначаються А, Г, Т, Ц:
А – аденін,
Г – гуанін,
Т - тімін,
Ц – цитозин.
Ланцюг коду являє собою спіраль послідовно складених вище описаних основ, виходить, що кожній сходинці спіралі відповідає певна літера.
Вироджений код ДНК білками, які беруть участь у складанні та складаються з ланцюжків. У яких беруть участь двадцять видів амінокислот. Амінокислоти розкривного коду мають назву канонічні, вибудовуються певним чином у кожній істоті та утворюють білкові ланки.

Історія виявлення

Вивчення білків і кислот людство займається з давніх-давен, але перші гіпотези і постанова теорії про спадковість виникли тільки в середині ХХ століття. На цей час вчені зібрали достатню кількість знань цього питання.
У 1953 році дослідження показали, що білок окремого організму має унікальний ланцюжок з амінокислот. Далі було виведено, що цей ланцюжок не має жодного обмеження в поліпептиді.

Порівнювалися записи різних світових учених, які були різними. Тому сформувалося певне поняття: кожному гену відповідає певний поліпептид. В цей же час виникає назва ДНК, яка безперечно доведена, що не білок.
Дослідники Крик і Вотсон вперше говорили про матричну схему шифру, що пояснює, в 1953 році. У самій останньої роботиВеликих вчених було доведено факт, що шифр є носієм інформації.

Згодом залишалося розібратися лише у питанні визначення та формування ланцюжків амінокислот білка, основи та властивості.

Першим ученим, який побудував гіпотезу генетичного кодування, був фізик Гамов, який також запропонував певний спосіб перевірки матриці.
Генетики припустили встановити відповідність між двома бічними перекладинами ланцюга амінокислот і ромбовидними сходинками, що утворюються. Ромбоподібні ступені ланцюга утворюються за допомогою чотирьох нуклеотидів генетичного коду. Ця відповідність була названа бубновою.
Гамов надалі своєму дослідженні пропонує теорію триплетного коду. Це стає першочерговим у питанні про природу генетичного коду. Хоча теорія фізика Гамова має недоліки, одним із яких є кодування структури білків через генетичний код.
Відповідно Георгій Гамов став першим вченим, який розглянув питання про гени як кодування чотиризначної системи у перекладі її в двадцятизначний основний факт.

Принцип дії

Один білок складається з кількох низок амінокислот. Логічність сполучних ланцюжків визначає будову та характеристики білка організму, що відповідно сприяє виявленню інформації про біологічні параметри живої істоти.

Інформація з живих клітин видобувається двома матричними процесами:
Транскрипцією, тобто синтезованим процесом злиття матриць РНК та ДНК.
Трансляцією, тобто синтезування ланцюжка поліпептидів на матриці РНК.
У процесі трансляції генетичний код перенаправлений у логічний ланцюжок амінокислот.

Для виявлення та реалізації інформації генів необхідно не менше трьох ланцюжкових нуклеотидів, при розгляді двадцяти послідовно послідовних амінокислот. Такий набір із трьох нуклеотидів позначається як триплет.
Генетичні коди розподілені між двома категоріями:
Перекриваючі – код мінорний, трикутний та послідовний.
Неперекриваються – комбінаційний код і «без ком».
Дослідження доводили, що порядок амінокислот хаотичний і відповідно індивідуально, на основі цього вчені віддають перевагу кодам, що не перекриваються. Згодом теорія «без ком» була спростована.
Для чого необхідно знати код ДНК
Знання про генетичний код живого організму дозволяють визначити інформацію молекул у спадковому та еволюційному сенсі. Необхідний запис спадковості, виявляє дослідження щодо формування системних знань у світі генетики.
Універсальність генетичного коду вважається самим унікальною властивістюживий організм. На основі даних можна отримати відповіді на більшість питань медичного та генетичного характеру.

Використання знань у медицині та генетиці

Досягнення в молекулярній біології двадцятого століття дозволило широко зробити крок у дослідженнях хвороб та вірусів, що мають різні підстави. Інформація про генетичний код повсюдно використовується в медицині та генетики.
Виявлення природи певного захворювання чи вірусу накладається вивчення генетичного розвитку. Знання та формування теорій і практик здатні вилікувати важко-виліковні або невиліковні захворювання сучасного світута майбутнього.

Перспективи розвитку

Оскільки науково доведено, що в генетичному коді закладено інформацію не лише про спадковість, а й про тривалість життя організму, розвиток генетики задається питанням про безсмертя та довголіття. Ця перспектива підтримується низкою гіпотез наземного безсмертя, клітин ракових захворювань, стовбурових клітин людини.

Науковий співробітник технічного інституту П. Гаряєв у 1985 році виявив за випадковістю спектрального аналізу порожнє місце, назване згодом фантом Фантоми визначають померлі генетичні молекули.
Що означило надалі теорію про зміну живого організму з часом, що передбачає, що людина здатна жити понад чотириста років.
Феноменом є те, що клітини ДНК здатні видавати звукові коливанняу сто герц. Тобто, ДНК може говорити.

Ген- структурна та функціональна одиниця спадковості, що контролює розвиток певної ознаки чи властивості. Сукупність генів батьки передають нащадкам під час розмноження. Великий внесок у вивчення гена зробили російські вчені: Симашкевич Є.А., Гаврилова Ю.А., Богомазов О.В. (2011 рік)

В даний час в молекулярній біології встановлено, що гени - це ділянки ДНК, що несуть якусь цілісну інформацію - про будову однієї молекули білка або однієї молекули РНК. Ці та інші функціональні молекули визначають розвиток, зростання та функціонування організму.

У той же час кожен ген характеризується рядом специфічних регуляторних послідовностей ДНК, таких як промотори, які беруть безпосередню участь у регулюванні прояву гена. Регуляторні послідовності можуть знаходитися як у безпосередній близькості від відкритої рамки зчитування, що кодує білок, або початку послідовності РНК, як у випадку з промоторами (так звані cis cis-регуляторні елементи), так і на відстані багатьох мільйонів пар основ (нуклеотидів), як у випадку з енхансерами, інсуляторами та супресорами (іноді класифікуються як trans-Регуляторні елементи, англ. trans-regulatory elements). Таким чином, поняття гена не обмежене тільки кодуючим ділянкою ДНК, а являє собою ширшу концепцію, що включає і регуляторні послідовності.

Спочатку термін генвиник як теоретична одиниця передачі дискретної спадкової інформації. Історія біології пам'ятає суперечки у тому, які молекули можуть бути носіями спадкової інформації. Більшість дослідників вважали, що такими носіями можуть бути лише білки, тому що їх будова (20 амінокислот) дозволяє створити більше варіантів, ніж будова ДНК, яка складена всього з чотирьох видівнуклеотидів. Пізніше було експериментально доведено, що саме ДНК включає спадкову інформацію, що було виражено у вигляді центральної догми молекулярної біології.

Гени можуть піддаватися мутаціям - випадковим або цілеспрямованим змінам послідовності нуклеотидів у ланцюзі ДНК. Мутації можуть призводити до зміни послідовності, а отже зміни біологічних характеристикбілка чи РНК, які, своєю чергою, можуть мати результатом загальне чи локальне змінене чи анормальне функціонування організму. Такі мутації у ряді випадків є патогенними, тому що їх результатом є захворювання, або летальними на ембріональному рівні. Однак, далеко не всі зміни послідовності нуклеотидів призводять до зміни структури білка (завдяки ефекту виродженості генетичного коду) або суттєвою зміноюпослідовності та не є патогенними. Зокрема, геном людини характеризується однонуклеотидними поліморфізмами та варіаціями числа копій (англ. copy number variations), такими як делеції та дуплікації, які становлять близько 1% усієї нуклеотидної послідовності людини. Однонуклеотидні поліморфізми, зокрема, визначають різні алелі одного гена.

Мономери, що становлять кожну з ланцюгів ДНК, є складними. органічні сполуки, що включають азотисті підстави: аденін(А) або тимін(Т) або цитозин(Ц) або гуанін(Г), п'ятиатомний цукор-пентозу-дезоксирибозу, на ім'я якої і отримала назву сама ДНК, а також залишок фосфорної кислоти. Ці сполуки звуться нуклеотидів.

Властивості гена

1. дискретність – незмішуваність генів;
2. стабільність – здатність зберігати структуру;
3. лабільність – здатність багаторазово мутувати;
4. множинний алелізм - багато генів існують у популяції у безлічі молекулярних форм;
5. алельність - у генотипі диплоїдних організмів лише дві форми гена;
6. специфічність – кожен ген кодує свою ознаку;
7. плейотропія – множинний ефект гена;
8. експресивність – ступінь виразності гена в ознаці;
9. пенетрантність – частота прояву гена у фенотипі;
10. ампліфікація – збільшення кількості копій гена.

Класифікація

1. Структурні гени- Унікальні компоненти геному, що представляють єдину послідовність, що кодує певний білок або деякі види РНК. (Див. також статтю гени домашнього господарства).
2. Функціональні гени – регулюють роботу структурних генів.

Генетичний код- властивий для всіх живих організмів спосіб кодування амінокислотної послідовності білків за допомогою послідовності нуклеотидів.

У ДНК використовується чотири нуклеотиди - аденін (А), гуанін (G), цитозин (С), тимін (T), які в російськомовній літературі позначаються літерами А, Г, Ц та Т. Ці літери становлять алфавіт генетичного коду. У РНК використовуються самі нуклеотиди, крім тіміну, який замінений схожим нуклеотидом - урацилом, який позначається буквою U (У російськомовної літературі). У молекулах ДНК та РНК нуклеотиди вишиковуються в ланцюжки і, таким чином, виходять послідовності генетичних літер.

Генетичний код

Для побудови білків у природі використовується 20 різних амінокислот. Кожен білок є ланцюжком або кількома ланцюжками амінокислот у строго певній послідовності. Ця послідовність визначає будову білка, а отже, все його біологічні властивості. Набір амінокислот також універсальний майже всім живих організмів.

Реалізація генетичної інформації в живих клітинах (тобто синтез білка, що кодується геном) здійснюється за допомогою двох матричних процесів: транскрипції (тобто синтезу мРНК на матриці ДНК) та трансляції генетичного коду в амінокислотну послідовність (синтез поліпептидного ланцюга на мРНК). Для кодування 20 амінокислот, а також сигналу стоп, що означає кінець білкової послідовності, достатньо трьох послідовних нуклеотидів. Набір із трьох нуклеотидів називається триплетом. Прийняті скорочення, що відповідають амінокислотам та кодонам, зображені на малюнку.

Властивості

1. Триплетність- Значною одиницею коду є поєднання трьох нуклеотидів (триплет, або кодон).
2. Безперервність- між триплетами немає розділових знаків, тобто інформація зчитується безперервно.
3. Неперекриваність- один і той же нуклеотид не може входити одночасно до складу двох або більше триплетів (не дотримується для деяких генів, що перекриваються, вірусів, мітохондрій і бактерій, які кодують кілька білків, що зчитуються зі зсувом рамки).
4. Однозначність (специфічність)- певний кодон відповідає тільки одній амінокислоті (проте, кодон UGA у Euplotes crassusкодує дві амінокислоти - цистеїн та селеноцистеїн)
5. Виродженість (надмірність)- одній і тій амінокислоті може відповідати кілька кодонів.
6. Універсальність- генетичний код працює однаково в організмах різного рівня складності - від вірусів до людини (на цьому засновані методи генної інженерії; є низка винятків, показаних у таблиці розділу «Варіації стандартного генетичного коду» нижче).
7. Перешкодостійкість- мутації замін нуклеотидів, що не призводять до зміни класу амінокислоти, що кодується, називають консервативними; мутації замін нуклеотидів, що призводять до зміни класу амінокислоти, що кодується, називають радикальними.

Біосинтез білка та його етапи

Біосинтез білка- складний багатостадійний процес синтезу поліпептидного ланцюга з амінокислотних залишків, що відбувається на рибосомах клітин живих організмів за участю молекул мРНК та тРНК.

Біосинтез білка можна розділити на стадії транскрипції, процесингу та трансляції. Під час транскрипції відбувається зчитування генетичної інформації, зашифрованої в молекулах ДНК, і запис цієї інформації молекули мРНК. У ході низки послідовних стадій процесингу з мРНК видаляються деякі фрагменти, непотрібні на наступних стадіях, і відбувається редагування нуклеотидних послідовностей. Після транспортування коду з ядра до рибосом відбувається власне синтез білкових молекул, шляхом приєднання окремих амінокислотних залишків до зростаючого поліпептидного ланцюга.

Між транскрипцією та трансляцією молекула мРНК зазнає ряду послідовних змін, які забезпечують дозрівання функціонуючої матриці для синтезу поліпептидного ланцюжка. До 5-кінця приєднується кеп, а до 3-кінця полі-А хвіст, який збільшує тривалість життя мРНК. З появою процесингу в еукаріотичній клітині стало можливим комбінування екзонів гена для отримання більшого розмаїття білків, що кодується єдиною послідовністю нуклеотидів ДНК, - альтернативний сплайсинг.

Трансляція полягає у синтезі поліпептидного ланцюга відповідно до інформації, закодованої в матричній РНК. Амінокислотна послідовність вибудовується за допомогою транспортнихРНК (тРНК), які утворюють з амінокислотами комплекси – аміноацил-тРНК. Кожній амінокислоті відповідає своя тРНК, що має відповідний антикодон, «відповідний» до кодону мРНК. Під час трансляції рибосома рухається вздовж мРНК, при цьому нарощується поліпептидний ланцюг. Енергією біосинтез білка забезпечується рахунок АТФ.

Готова білкова молекула потім відщеплюється від рибосоми та транспортується у потрібне місце клітини. Для досягнення активного стану деякі білки вимагають додаткової посттрансляційної модифікації.

У будь-якій клітині та організмі всі особливості анатомічного, морфологічного та функціонального характеру визначаються структурою білків, які входять до них. Спадковою властивістю організму є здатність до синтезу певних білків. В амінокислоти розташовані в поліпептидному ланцюжку, від якого залежать біологічні ознаки.
Для кожної клітини характерна своя послідовність нуклеотидів у полінуклеотидному ланцюзі ДНК. Це генетичний код ДНК. За допомогою його записується інформація про синтез тих чи інших білків. Про те, що таке генетичний код, про його властивості та генетичну інформацію розповідається в цій статті.

Трохи історії

Ідея про те, що, можливо, генетичний код існує, була сформульована Дж.Гамовим та А.Дауном у середині двадцятого століття. Вони описали, що послідовність нуклеотидів, що відповідає за синтез певної амінокислоти, містить щонайменше три ланки. Пізніше довели точну кількість із трьох нуклеотидів (це одиниця генетичного коду), яку назвали триплет або кодон. Усього нуклеотидів налічується шістдесят чотири, тому що молекули кислот, де відбувається або РНК, складається із залишків чотирьох різних нуклеотидів.

Що таке генетичний код

Спосіб кодування послідовності білків амінокислот завдяки послідовності нуклеотидів характерний для всіх живих клітин та організмів. Ось що таке генетичний код.
У ДНК є чотири нуклеотиди:

• аденін - А;
• гуанін – Г;
• цитозин – Ц;
• тімін - Т.

Вони позначаються великими літерами латинськими або (у російськомовній літературі) російськими.
У РНК також присутні чотири нуклеотиди, однак один із них відрізняється від ДНК:

• аденін - А;
• гуанін – Г;
• цитозин – Ц;
• урацил - У.

Всі нуклеотиди вишиковуються в ланцюжки, причому в ДНК виходить подвійна спіраль, а в РНК одинарна.
Білки будуються на двадцяти амінокислотах, де вони, розташовані у певній послідовності, визначають його біологічні властивості.

Властивості генетичного коду

Триплетність. Одиниця генетичного коду складається з трьох букв, він триплетен. Це означає, що двадцять існуючих амінокислот зашифровано трьома певними нуклеотидами, які називаються кодон або трилпет. Існують шістдесят чотири комбінації, які можна створити із чотирьох нуклеотидів. Цієї кількості більш ніж достатньо для того, щоб закодувати двадцять амінокислот.
Виродженість. Кожна амінокислота відповідає більш ніж одному кодону, за винятком метіоніну та триптофану.
Однозначність. Один кодон шифрує одну амінокислоту. Наприклад, у гені здорової людини з інформацією про бета-мету гемоглобіну триплет ГАГ і ГАА кодує А у всіх, хто хворий на серповидноклітинну анемію, один нуклеотид замінений.
Колінеарність. Послідовність амінокислот завжди відповідає послідовності нуклеотидів, яку містить ген.
Генетичний код безперервний і компактний, що означає те, що він не має «розділових знаків». Тобто, починаючись на певному кодоні, відбувається безперервне зчитування. Наприклад, АУГГУГЦУУААУГУГ зчитуватиметься як: АУГ, ГУГ, ЦУУ, ААУ, ГУГ. Але ніяк не АУГ, УГГ і так далі чи ще якось інакше.
Універсальність. Він єдиний абсолютно для всіх земних організмів, від людей до риб, грибів та бактерій.

Таблиця

У представленій таблиці присутні в повному обсязі наявні амінокислоти. Гідроксипролін, гідроксилізин, фосфосерин, йодових тирозину, цистин та деякі інші відсутні, оскільки вони є похідними інших амінокислот, що кодуються м-РНК і утворюються після модифікації білків в результаті трансляції.
Зі властивостей генетичного коду відомо, що один кодон здатний кодувати одну амінокислоту. Винятком є ​​виконуючий додаткові функціїта кодуючий валін та метіонін, генетичний код. ІРНК, перебуваючи на початку з кодоном, приєднує т-РНК, яка несе формілметіон. Після завершення синтезу він відщеплюється сам і захоплює у себе формальний залишок, перетворюючись на залишок метионина. Так, вищезазначені кодони є ініціаторами синтезу ланцюга поліпептидів. Якщо ж вони не на початку, то нічим не відрізняються від інших.

Генетична інформація

Під цим поняттям мається на увазі програма властивостей, що передається від предків. Вона закладена у спадковості як генетичний код.
Реалізується при синтезі білка генетичний код:

• інформаційної та-РНК;
• рибосомальний р-РНК.

Інформація передається прямим зв'язком (ДНК-РНК-білок) та зворотним (середовище-білок-ДНК).
Організми можуть отримувати, зберігати, передавати її та використовувати при цьому найбільш ефективно.
Передаючись у спадок, інформація визначає розвиток тієї чи іншої організму. Але через взаємодію з довкіллямреакція останнього спотворюється, завдяки чому і відбувається еволюція та розвиток. Таким чином, в організм закладається нова інформація.

Обчислення закономірностей молекулярної біології та відкриття генетичного коду проілюстрували те, що необхідно поєднати генетику з теорією Дарвіна, на основі чого з'явилася синтетична теорія еволюції – некласична біологія.
Спадковість, мінливість та природний відбір Дарвіна доповнюються генетично обумовленим відбором. Еволюція реалізується на генетичному рівні шляхом випадкових мутацій та успадкування найцінніших ознак, які найбільш адаптовані до навколишнього середовища.

Розшифрування коду у людини

У дев'яностих роках було розпочато проект Human Genome, внаслідок чого у двохтисячних було відкрито фрагменти геному, що містять 99,99% генів людини. Невідомими залишилися фрагменти, які беруть участь у синтезі білків і кодуються. Їхня роль поки залишається невідомою.

Остання відкрита у 2006 році хромосома 1 є найдовшою у геномі. Понад триста п'ятдесят захворювань, у тому числі рак, з'являються в результаті порушень і мутацій в ній.

Роль таких досліджень важко переоцінити. Коли відкрили, що таке генетичний код, стало відомо, за якими закономірностями відбувається розвиток, як формується морфологічна будова, психіка, схильність до тих чи інших захворювань, обмін речовин та вади індивідів.

ГЕНЕТИЧНИЙ КОД, система запису спадкової інформації у вигляді послідовності основ нуклеотидів у молекулах ДНК (у деяких вірусів – РНК), що визначає первинну структуру (розташування амінокислотних залишків) у молекулах білків (поліпептидів). Проблема генетичного коду була сформульована після доказу генетичної ролі ДНК (американські мікробіологи О. Ейвері, К. Мак-Леод, М. Маккарті, 1944) та розшифровки її структури (Дж. Вотсон, Ф. Крик, 1953), після встановлення того, що гени визначають структуру та функції ферментів (принцип «один ген - один фермент» Дж. Бідла та Е. Тейтема, 1941) і що існує залежність просторової структури та активності білка від його первинної структури (Ф. Сенгер, 1955). Питання про те, як комбінації з чотирьох підстав нуклеїнових кислотвизначають чергування 20 звичайних амінокислотних залишків у поліпептидах, вперше поставив Г. Гамов у 1954 році.

На підставі експерименту, в якому досліджували взаємодії вставок та випадень пари нуклеотидів, в одному з генів бактеріофага Т4 Ф. Крик та інші вчені у 1961 році визначили загальні властивостігенетичного коду: триплетність, тобто кожному амінокислотному залишку в поліпептидному ланцюзі відповідає набір з трьох підстав (триплет, або кодон) ДНК гена; зчитування кодонів у межах гена йде з фіксованої точки, в одному напрямку і «без ком», тобто кодони не відокремлені будь-якими знаками один від одного; виродженість, або надмірність, - той самий амінокислотний залишок можуть кодувати кілька кодонів (кодони-синоніми). Автори припустили, що кодони не перекриваються (кожна основа належить лише одному кодону). Пряме вивчення кодуючої здатності триплетів було продовжено з використанням безклітинної системи синтезу білка під контролем синтетичної матричної РНК (мРНК). До 1965 генетичний код був повністю розшифрований в роботах С. Очоа, М. Ніренберга і Х. Г. Корани. Розкриття таємниці генетичного коду стало одним з видатних досягненьбіології у 20 столітті.

Реалізація генетичного коду в клітині відбувається в ході двох матричних процесів – транскрипції та трансляції. Посередником між геном та білком є ​​мРНК, що утворюється в процесі транскрипції на одній із ниток ДНК. При цьому послідовність основ ДНК, що несе інформацію про первинної структурибілка, «переписується» у вигляді послідовності основ мРНК. Потім під час трансляції на рибосомах послідовність нуклеотидів мРНК зчитується. транспортними РНК(ТРНК). Останні мають акцепторний кінець, до якого приєднується амінокислотний залишок, і адаптерний кінець або антикодон-триплет, який дізнається відповідний кодон мРНК. Взаємодія кодону та анти-кодону відбувається на підставі комплементарного спарювання основ: Аденін (А) – Урацил (U), Гуанін (G) – Цитозин (С); при цьому послідовність основ мРНК переводиться в амінокислотну послідовність білка, що синтезується. Різні організми використовують для однієї і тієї ж амінокислоти різні кодони-синоніми з різною частотою. Зчитування мРНК, що кодує поліпептидний ланцюг, починається (ініціюється) з кодону AUG, що відповідає амінокислоті метіоніну. Рідше у прокаріотів ініціюючими кодонами служать GUG (валін), UUG (лейцин), AUU (ізолейцин), у еукаріотів - UUG (лейцин), AUA (ізолейцин), ACG (треонін), CUG (лейцин). Це задає так звану рамку або фазу зчитування при трансляції, тобто далі всю нуклеотидну послідовність мРНК зчитують триплет за триплетом тРНК до тих пір, поки на мРНК не зустрінеться будь-який з трьох кодонів-термінаторів, часто званих стоп-кодонами: UAA, UAG , UGA (таблиця). Зчитування цих триплетів призводить до завершення синтезу поліпептидного ланцюга.

Кодони AUG і стоп-кодони стоять відповідно на початку та в кінці ділянок мРНК, що кодують поліпептиди.

Генетичний код квазіуніверсальний. Це означає, що існують невеликі варіації у значенні деяких кодонів у різних об'єктів, і це стосується насамперед кодонів-термінаторів, які можуть бути значними; наприклад, в мітохондріях деяких еукаріотів і у мікоплазм UGA кодує триптофан. Крім того, у деяких мРНК бактерій та еукаріотів UGA кодує незвичайну амінокислоту - селеноцистеїн, а UAG в однієї з архебактерій - піролізин.

Існує точка зору, згідно з якою генетичний код виник випадково (гіпотеза «замороженого випадку»). Імовірніше, що він еволюціонував. На користь такого припущення говорить існування більш простого і, мабуть, більш давнього варіанта коду, який зчитується в мітохондріях згідно з правилом «два з трьох», коли амінокислоту визначають лише дві з трьох основ у триплеті.

Літ.: Crick F. Н. а. о. General natural of the genetic code for proteins // Nature. 1961. Vol. 192; The genetic code. N. Y., 1966; Ічас М. Біологічний код. М., 1971; Інге-Вечтомов С. Г. Як читається генетичний код: правила та винятки // Сучасне природознавство. М., 2000. Т. 8; Ратнер В. А. Генетичний код як система // Соросівський освітній журнал. 2000. Т. 6. №3.

С. Г. Інге-Вечтом.