Синтез белка (трансляция)

Генетический код

Прежде чем перейти к механизмам биосинтеза белковых макромолекул, уместно поставить вопрос: что же такое генетический код?

Информация, заложенная в ДНК и РНК, реализуется в процессе синтеза белка. Механизмы передачи информации от ДНК на РНК понятны и очевидны, так как цепь нуклеотидов характерна для обеих структур, а матричный синтез предусматривает полную идентичность их последовательностей. Но каким же образом передастся информация от РНК, содержащей всего четыре нуклеотида, на белок, содержащий 20 различных аминокислот? Если бы каждый нуклеотид передавал информацию на синтез одной аминокислоты, то всего кодировалось бы 4 аминокислоты. Не может код состоять из двух нуклеотидов, так как в этом случае можно было бы охватить не более 16 аминокислот (42 = 16). Работами М. Нирснбсрга и соавторов было установлено, что для кодирования одной аминокислоты требуется не менее трех последовательно расположенных нуклеотидов, называемых триплетами или кодонами. При этом между отдельными кодонами нет промежутков, и информация записана слитно, без знаков препинания. Число сочетаний 43 дает основание полагать, что 20 аминокислот кодируются 64 кодонами. Экспериментально установлено, что таких кодонов меньше, всего 61. Оставшиеся три кодона не несут в себе информации, однако два из них используются в качестве сигналов терминации. Выявлена также интересная особенность взаимодействия кодона с антикодоном. Оказалось, что первое и второе азотистые основания кодона образуют более прочные связи с комплементарными основаниями антикодона. Что же касается третьего основания, то эта связь менее прочная, более того, основание колона может спариваться с другим, не комплементарным основанием антикодона. Этот феномен называют механизмом неоднозначного соответствия или качания. В соответствии с этим урацил антикодона может взаимодействовать не только с аленином, но и с гуанином кодона. Гуанин антикодона способен связываться не только с цитозином, но и с урацилом кодона. Это указывает на возможность нескольких кодонов кодировать одну и ту же аминокислоту. И действительно, было установлено, что ряд аминокислот кодируется двумя и более антикодонами (табл. 29.1). Из таблицы видно, что только две аминокислоты — метионин и триптофан — кодируются при помощи одного кодона. Число кодонов для остальных аминокислот варьирует от двух (для аргинина, цистеина и др.) до шести (для лейцина и серина). Тот факт, что одной и той же аминокислоте соответствует несколько кодонов, называется вырожденностью.

генетического кода. Биологический смысл этого явления связан, по-видимому, с возможностью более быстрого отделения тРНК от мРНК, что очень важно для процесса белкового синтеза.

Характерной особенностью генетического кода является также ето универсальность. Оказалось, что все живые организмы от простейших микроорганизмов до человека имеют единый генетический код.

На основании вышеизложенного можно суммировать основные свойства генетического кода:

• • триплетность — одну аминокислоту кодируют три нуклеотида (триплет, или кодон);
• • специфичность — триплет кодирует только одну аминокислоту;
• • вырожденность — одну и ту же аминокислоту могут кодировать несколько триплетов;
• • универсальность — у всех живых организмов генетический код одинаков;
• • непрерывность — у всех организмов код линейный, однонаправленный и непрерывный.