Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
23,24. Генетический код. Экперименты по расшифровке генетического кода.
— система зашифровки наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот. На основе закодированной информации гены управляют синтезом белков, и в первую очередь ферментов, поскольку последние контролируют все процессы обмена веществ и энергии. Специфичность строения и функции отдельных белков в свою очередь определяются тем, из каких структурных единиц (аминокислот) они состоят и в какой последо.
Расшифровка генетического кода усложнялась тем, что в составе ДНК, как было известно, имеется только 4 типа нуклеотидов: адениловые (А), гуаниловые (Г), тимидиловые (Т) и цитидиловые (Ц) (см. Нуклеиновые кислоты), а в составе белков — 20 основных аминокислот. Теоретич. анализ решения этой задачи был предпринят в 1954 г. амер. физиком Г. Гамовым, к-рый предположил, что каждую аминокислоту кодирует тройка нуклеотидов — так наз. триплет, или кодон. Таких кодонов должно было быть 64 (число сочетаний четырех элементов в группах по три равно 43, или 64), а это более чем в три раза превышает число основных аминокислот в белке. В связи с этим было высказано предположение, что одной аминокислоте может соответствовать не один, а несколько кодонов. Первое время казалось, что в природе существует какое-то правило отбора нужных 20 кодонов и «устранения» остальных 44 кодоноз, оказывающихся ненужными для кодирования. Не было также ясно, как располагаются кодоны вдоль гена. Для объяснения этого было предложено много гипотез о различных моделях генетического кода, к-рые можно разделить в основном на три группы: 1) гипотезы, согласно к-рым тройки нуклеотидов (триплеты)следовали в пределах гена непрерывно друг за другом без каких-либо «бессмысленных», то есть не кодирующих аминокислоты, нуклеотидов (так наз. сплошной код, или непрерывный код без запятых): 2) гипотезы, согласно к-рым триплеты, кодирующие аминокислоты, могли располагаться в гене последовательно один за другим, однако между ними могли лежать и «бессмысленные» отрезки нуклеотидов, представляющие собой «знаки препинания» (так наз. код с запятыми), и, наконец, 3) гипотезы, согласно к-рым триплеты могли перекрываться и, скажем, первый, второй и третий нуклео-тиды от начала гена кодировали бы первую аминокислоту; второй, третий и четвертый нуклеотиды кодировали бы вторую аминокислоту и т. д. (сплошной перекрывающийся код).вательности эти аминокислоты расположены в молекуле белка.
В 1961 г. было экспериментально доказано, что справедлива первая модель сплошного (неперекрывающегося) кода без «запятых». Далее было установлено, что генетич. запись в нуклеиновых к-тах осуществляется в соответствии со следующими правилами: 1) между последовательностью нуклеотидов и кодируемой последовательностью аминокислот существует линейное (прямое) соответствие; 2) считывание Г. к. начинается с определенной точки; 3) считывание идет в одном направлении в пределах одного гена; 4) код является неперекрывающимся; 5) при считывании не бывает промежутков (код без «запятых»); 6) одну аминокислоту могут кодировать два и более однозначных триплета (синонимов); 7) код в живой природе универсален (за нек-рыми исключениями), т.е. свойствен всем живым организмам на Земле.
Выяснение общей природы Г. к., доказательство его триплетности и непрерывности считывания было огромным шагом вперед в понимании законов наследственной записи, однако эти работы не давали информации о том, какие конкретно триплеты соответствуют каким аминокислотам. Эта задача была во многом разрешена в 1961.— 1964 гг. благодаря работам амер. биохимиков М- Ниренберга, Ф. Ледера и нем. ученого Г. Маттеи. На основании полученных ими данных, подкреплен ных затем исследованиями других ученых, стал известен не только нуклеотидный состав всех кодонов, но и был выяснен полный «генетический словарь» живой природы (было дано точное соответствие всех 64 триплетов двадцати аминокислотам). Перевод генетич. записи в структуру белка заключается в том, что на молекуле ДНК синтезируются с помощью спец. Ферментов копии генов в виде молекул так наз. информационной рибонуклеиновой к-ты (иРНК; процесс транскрипции Г. к.). Эти молекулы затем соединяются с рибосомами в цитоплазме клеток н там напротив каждого из триплетов нРНК молекулы транспортных РНК подставляют нужные аминокислоты в соответствии с кодом (процесс трансляции Г. к.). При этом часть аминокислот кодируется двумя и более триплетами и лишь две аминокислоты (метионин и триптофан) одним триплетом.
Три триплета из 64 (УАА, УАГ и УГА) не кодируют никаких аминокислот, и поэтому как только при «чтении записи» в информационной РНК рибосома доходит до любого из этих «бессмысленных» кодонов, она не может подставить напротив них ни одну из аминокислот, и на этой точке чтение, т. е. синтез белка, прекращается. Поэтому эти три кодона называют еще и терминирующими, т. е. приводящими к окончанию синтеза белка кодонами.
Три кодона (АУГ, ГУГ и УУГ) сигнализируют о начальной точке белкового синтеза (так иаз. инициирующие, или начальные, кодоны, они отмечены в таблице звездочкой). Интересно, что свою инициирующую роль эти кодоны проявляют только в том случае, если они располагаются в начальной точке гена. В случае же, если эти три кодона находятся внутри гена, они кодируют подстановку аминокислот лейцина, метио-нина и валина. Все сказанное выше о терминирующих и инициирующих ко-донах доказано пока лишь для микро-организмов. Насколько все эти закономерности справедливы для высших организмов, включая человека, покажут результаты дальнейших исследований. Вместе с тем, несомненно, что общая природа Г. к., правила репликации ДНК, транскрипции ее в РНК и трансляции полученных таким путем копий генов (молекул иРНК) в молекулы белков совершаются одинаково во всех организмах на Земле