Що таке генетичний код: загальні відомості

У будь-якій клітині і організмі все особливості анатомічної, морфологічного і функціонального характеру визначаються структурою білків, які входять в них. Спадковим властивістю організму є здатність до синтезу певних білків. В молекулі ДНК амінокислоти розташовані в поліпептидного ланцюжку, від якої залежать біологічні ознаки.
Для кожної клітини характерна своя послідовність нуклеотидів в полінуклеотидних ланцюга ДНК. Це і є генетичний код ДНК. За допомогою його записується інформація про синтез тих чи інших білків. Про те, що таке генетичний код, про його властивості та генетичної інформації розповідається в цій статті.

Трохи історії

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

Відео: Біологія. Молекулярна біологія. Біосинтез білка. Центр онлайн-навчання «Фоксфорд»

Що таке генетичний код

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

• аденін - А;
• гуанін - Г;
• цитозин - Ц;
• тимін - Т.

Вони позначаються великими літерами латинськими або (в російськомовній літературі) російськими.
У РНК також присутні чотири нуклеотиду, проте один з них відрізняється від ДНК:

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

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

Відео: Лекція 15 - Еволюція Ембріональний розвиток і генетичний код

Властивості генетичного коду

Триплетність. Одиниця генетичного коду складається з трьох букв, він триплетів. Це означає, що двадцять існуючих амінокислот зашифровані трьома певними нуклеотидами, які називаються кодонами або трілпетамі. Існують шістдесят чотири комбінації, які можна створити з чотирьох нуклеотидів. Цієї кількості цілком достатньо для того, щоб закодувати двадцять амінокислот.
Виродженість. Кожна амінокислота відповідає більш ніж одному кодону, за винятком метіоніну і триптофану.
Однозначність. Один кодон шифрує одну амінокислоту. Наприклад, в гені здорової людини з інформацією про бета-мети гемоглобіну триплет ГАГ і ДАА кодує глутамінової кислоти. А у всіх, хто хворий серповидноклітинній анемією, 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 кодоне, йде безперервне зчитування. Наприклад, АУГГУГЦУУААУГУГ буде зчитуватися як: АУГ, ГУГ, ЦУУ, ААУ, ГУГ. Але ніяк не АУГ, УГГ і так далі або якось ще інакше.
Універсальність. Він єдиний абсолютно для всіх земних організмів, від людей до риб, грибів і бактерій.

Відео: Трансляція - синтез білка

Таблиця

У представленій таблиці присутні не всі наявні амінокислоти. Гідроксипролін, гідроксилізин, фосфосерин, іодопроізводних тирозину, цистин і деякі інші відсутні, так як вони є похідними інших амінокислот, кодуються м-РНК і утворюються після модифікації білків в результаті трансляції.
З властивостей генетичного коду відомо, що один кодон здатний кодувати одну амінокислоту. Винятком є виконує додаткові функції і кодує валін і метіонін, генетичний код. ИРНК, перебуваючи на початку з кодоном, приєднує т-РНК, яка несе формілметіоніл. По завершенні синтезу він отщепляется сам і захоплює за собою формільний залишок, перетворюючись в залишок метіоніну. Так, вищезазначені кодони є ініціаторами синтезу ланцюга поліпептидів. Якщо ж вони знаходяться не на початку, то нічим не відрізняються від інших.

генетична інформація

Під цим поняттям мається на увазі програма властивостей, яка передається від предків. Вона закладена в спадковості як генетичний код.
Реалізується при синтезі білка генетичний код РНК (рибонуклеїнова кислота):

• інформаційної та-РНК;
• транспортної т-РНК;
• рибосомальной р-РНК.

Інформація передається прямим зв`язком (ДНК-РНК-білок) і зворотного (середа-білок-ДНК).
Організми можуть отримувати, зберігати, передавати її і використовувати при цьому найбільш ефективно.
Передаючись у спадок, інформація визначає розвиток того чи іншого організму. Але через взаємодію з навколишнім середовищем реакція останнього спотворюється, завдяки чому і відбувається еволюція і розвиток. Таким чином в організм закладається нова інформація.

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

Розшифровка коду у людини

У дев`яностих роках було розпочато проект Human Genome, в результаті чого в двохтисячних були відкриті фрагменти геному, що містять 99,99% генів людини. Невідомими залишилися фрагменти, які не беруть участі в синтезі білків і не кодуються. Їх роль поки залишається невідомою.

Остання відкрита в 2006 році хромосома 1 є найдовшою в геномі. Більше трьохсот п`ятдесяти захворювань, в тому числі рак, з`являються в результаті порушень і мутацій в ній.

Роль подібних 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 і пороки індивідів.