Г

Генетический код

Генетический код — набор правил расположения нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), предоставляет всем живым организмам возможность кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

В ДНК используется четыре нуклеотида — аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) и тимин (T), которые в русскоязычной литературе также часто обозначаются буквами А, Г, Ц и Т соответственно. Эти буквы составляют «алфавит» генетического кода. В РНК используются те же нуклеотиды, за исключением Тимину, который заменен похожим нуклеотидом — урацилом, обозначается буквой U (или В в украиноязычной литературе). В молекулах ДНК и РНК нуклеотиды составляют цепочки и, таким образом, информация закодирована в виде последовательности генетических «букв».

Для синтеза белков в природе используются 20 различных аминокислот. Каждый белок представляет собой цепочку или несколькими цепочками аминокислот в строго определенной последовательности. Эта последовательность называется первичной структурой белка, также в значительной степени определяет все строение белка, а следовательно и его биологические свойства. Набор аминокислот также универсальный для подавляющего большинства живых организмов.

Экспрессия генов или реализация генетической информации в живых клетках (в частности синтез белка, кодируемого геном) осуществляется с помощью двух основных матричных процессов: транскрипции (то есть синтеза мРНК на матрице ДНК) и трансляции генетического кода в аминокислотную последовательность (синтез полипептидной цепи на матрице мРНК) . Для кодирования 20 аминокислот, а также стоп-сигнала, что означает конец белковой последовательности, достаточно трех последовательных нуклеотидов. Набор из трех нуклеотидов называется рубежом. Принятые сокращения, соответствующие аминокислотам и кодонам, изображены на рисунке.

Свойства генетического кода

  • Триплетность — трех последовательно размещены нуклеотиды кодируют одну из 20 аминокислот, которые вместе образуют триплет, или кодон.
  • Непрерывность — кодоны не разделяются между собой, то есть информация считывается непрерывно. Каждый из кодонов не зависит друг от друга и во время биосинтеза считывается полностью.
  • Дискретность — одно и то же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более кодонов.
  • Специфичность — каждый кодон может кодировать только одну аминокислоту. Благодаря этому генетический код не перекрывается.
  • Вырожденность — одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими различными кодонами.
  • Колинеарность — последовательность кодонов нуклеотидов точно соответствует последовательности аминокислотных остатков в полипептиде
  • Наличие терминальных кодонов — бессодержательных, или стоп-кодонов, которые не способны кодировать аминокислоты. Они выполняют функцию разделителя между двумя цепями кодонов и прерывают синтез полипептида.
  • Универсальность — единственный генетический код является практически одинаковым в организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека (хотя существуют несколько других, менее распространенных вариантов генетического кода).

Варианты генетического кода

Большинство организмов преимущественно пользуются одним вариантом кода, так называемым «стандартным кодом», однако это не всегда является правилом. Первый пример отклонения от стандартного генетического кода был открыт в 1979 году при исследовании генов митохондрий человека. С тех пор было найдено несколько подобных вариантов, включая различные альтернативные коды митохондрий, например, считывание стоп-кодона стандартного кода UGA как кодона, определяет триптофан в микоплазм. У бактерий и архей GUG и UUG часто используются как стартовые кодоны. В некоторых случаях гены начинают кодировать белок со старт-кодона, который отличается от обычно используемого данным видом. В некоторых белках нестандартные аминокислоты, такие как селенцистеин и пирролизин вставляются рибосомой, во время считывания стоп-кодона по условиям наличии определенных последовательностей в мРНК после кодона. Селенцистеин часто рассматривается как двадцать первый, а пирролизин — двадцать второй аминокислоты, входящие в состав белков.

Таблица кодонов РНК

неполярные полярные основные кислотные (стоп-кодон)
Второй нуклеотид
U C A G
Первый нуклеотид U UUU (Фен / F) Фенилаланин UCU (Сер / S) Серин UAU (Тир / Y) тирозин UGU (Цис / C) Цистеин
UUC (Фен / F) Фенилаланин UCC (Сер / S) Серин UAC (Тир / Y) тирозин UGC (Цис / C) Цистеин
UUA (Лей / L) Лейцин UCA (Сер / S) Серин UAA Стоп-кодон UGA Стоп-кодон
UUG (Лей / L) Лейцин UCG (Сер / S) Серин UAG Стоп-кодон UGG (Трп / W) Триптофан
C CUU (Лей / L) Лейцин CCU (О / P) Пролин CAU (ГИС / H) Гистидин CGU (Арг / R) Аргинин
CUC (Лей / L) Лейцин CCC (О / P) Пролин CAC (ГИС / H) Гистидин CGC (Арг / R) Аргинин
CUA (Лей / L) Лейцин CCA (О / P) Пролин CAA (ГЛН / Q) Глутамин CGA (Арг / R) Аргинин
CUG (Лей / L) Лейцин CCG (О / P) Пролин CAG (ГЛН / Q) Глутамин CGG (Арг / R) Аргинин
A AUU (Иле / I) изолейцин ACU (Тре / T) Треонин AAU (АОН / N) Аспарагин AGU (Сер / S) Серин
AUC (Иле / I) изолейцин ACC (Тре / T) Треонин AAC (АОН / N) Аспарагин AGC (Сер / S) Серин
AUA (Иле / I) изолейцин ACA (Тре / T) Треонин AAA (Лиз / K) Лизин AGA (Арг / R) Аргинин
AUG [A] (Мет / M) Метионин ACG (Тре / T) Треонин AAG (Лиз / K) Лизин AGG (Арг / R) Аргинин
G GUU (Вал / V) Валин GCU (Ала / A) Аланин GAU (Асп / D) Аспарагиновая кислота GGU (Гли / G) Глицин
GUC (Вал / V) Валин GCC (Ала / A) Аланин GAC (Асп / D) Аспарагиновая кислота GGC (Гли / G) Глицин
GUA (Вал / V) Валин GCA (Ала / A) Аланин GAA (Глу / E) Глутаминовая кислота GGA (Гли / G) Глицин
GUG (Вал / V) Валин GCG (Ала / A) Аланин GAG (Глу / E) Глутаминовая кислота GGG (Гли / G) Глицин
A Кодон AUG аминокислоту метионин, а также служит как сайт инициации трансляции.

Видео по теме

Изображения по теме

  • Генетический код
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Проверьте также
Закрыть
Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть