Генетический код

Благодаря исследованиям таких ученых, как Френсис Крик, Маршалл Ниренберг, Хар Корана, Северо Очоа, Джеймс Маттей и некоторым другим, код ДНК и РНК сейчас уже хорошо исследован. Установлено, что большинство аминокислот кодируется не одним, а несколькими триплетами. Таким образом, эти триплеты являются в информацинном отношении синонимами. Это свойство генетического кода именуется вырожденностью, или избыточностью. У эукариот триплеты не перекрывают друг друга – каждый из них самостоятельно кодирует аминокислоту. Триплеты ничем не разделены между собой. Считывание кода при синтезе мРНК на ДНК и белка на мРНК происходит последовательно, с какого-то определенного отрезка цепи, начинающегося промотором. Не все триплеты несут информации о чередовании аминокислот. Некоторые из них, так называемые нонсенс-триплеты, терминируют (останавливают) трансляцию. В таблице 2 нонсенс-триплеты обозначены сокращением "Теrm".

Гены, управляющие синтезом белков, называются структурными. Помимо структурных, в состав генотипа входят регуляторные гены, которые регулируют активность первых. Регуляторные гены взаимодействуют с регуляторами белковой природы. Комплекс структурных и обслуживающих их регуляторных генов именуют опероном. Самый простой оперон состоит из одного или нескольких структурных генов, впереди которых располагается промотор, а в конце – терминатор. К промотору присоединяется фермент РНК-полимераза, катализирующая транскрипцию.

У эукариот часто между соседними генами располагается от 10 до 20 000 "бессмысленных" нуклеотидов. В клетках прокариот молекулы ДНК почти не содержат повторяющиеся последовательности нуклеотидов. Совсем иначе организован генетический материал эукариот. У них лишь от 38 до 75% последовательностей нуклеотидов уникально; остальная часть составляют повторяющиеся последовательности. Число повторов довольно разнообразно – от 20...50 до 10⁵...10⁶ копий. Большая часть копий выполняет регуляторную роль; лишь некоторые из них кодируют рРНК, гистоновые белки.

Таблица 2 - Генетический код: кодоны иРНК

Основные свойства генетического кода направлены на повышение надежности в передаче наследственной информации. Благодаря вырожденности кода возникающие в структуре молекулы ДНК изменения по типу замены нуклеотидов не всегда вызывают нарушение смысла триплета. Непрерывность и неперекрываемость кодонов при считывании позволяет минимализировать потерю информации. В случае включения нуклеотида в несколько перекрывающихся триплетов его замена влекла бы за собой замену 2...3 аминокислот в пептидной цепи. Универсальность генетического кода – свидетельство единства происхождения всех живых форм на Земле в процессе биологической эволюции.