Генетический код. 
Биология

Генетический код — это совокупность правил для переноса информации с «языка» нуклеиновых кислот на язык «белков».

Свойства генетического кода следующие.

• • Кодовое соотношение: одной аминокислоте соответствует участок ДНК (или иРПК), состоящий из трех нуклеотидов (кодон).
• • Избыточность: общее число триплетов рассчитывается по формуле 4³ (число сочетаний из 4 по 3) и составляет 64. Из них 61 триплет кодирует аминокислоты, а 3 (ATT, АЦТ, АТЦ, получившие название нонсенс-кодонов или стоп-кодонов) играют роль знаков препинания, в частности служат для обозначения пункта терминации (завершения) транскрипции. В ряде случаев стоп-кодоны прочитываются как осмысленные и кодируют такие «дополнительные» аминокислоты, как селеноцистеин и пирролизин. Кроме того, имеется метиониновый кодон (ТАЦ), выполняющий функцию стартового триплета, с которого у большинства организмов начинается любой ген. На этапе посттрансляционной модификации полипептида первая кислота метионин удаляется из молекулы. В итоге на 1 аминокислоту приходится семейство из 1—6 кодонов (синонимичные кодоны), благодаря чему обеспечивается высокая помехоустойчивость системы кодирования к мутациям и другим воздействиям (так, замена III нуклеотида в 32 кодонах не искажает их смысла).
• • Специфичность: одной аминокислоте строго соответствует определенное семейство кодонов (табл. 3.5). При пользовании таблицей первый нуклеотид триплета берется из левого вертикального ряда, второй — из верхнего горизонтального ряда, третий — из правого вертикального. В той ячейке таблицы, где пересекаются прямые, идущие от выбранных нуклеотидов, располагается искомая аминокислота.
• • Однонаправленность и неперекрываемость: кодон всегда считывается в одном направлении (5' —* 3') и целиком (рис. 3.73).
• • Универсальность: является единым для всего органического мира. При этом кодон кодирует одну аминокислоту, а структурный ген — одну полипептидную цепь.

Современные исследования показали, что универсальность генетического кода не является абсолютной. К настоящему моменту выявлено 16 его вариантов (диалектов), встречающихся у предста;

Таблица 35

Соответствие аминокислот и кодонов

Рис. 3.73. Схема считывания кодонов:

1 — фермент РНК-полимераза; 2 — рамка считывания вителей самых разных царств органического мира. При этом основной принцип кодирования «один кодон (триплет нуклеотидов) — одна аминокислота» сохраняется, изменчивость касается частных соответствий конкретных кодонов конкретным аминокислотам. Предполагают, что факт существования нескольких версий генетического кода отражает процесс его эволюции. Сравнение канонического (так называется наиболее распространенный вариант генетического кода) с гипотетическими альтернативными кодами, проведенное с помощью компьютерного моделирования, поставило под сомнение положение, согласно которому соответствие между кодонами и аминокислотами установилось случайно и впоследствии закрепилось стабилизирующим отбором. Об этом свидетельствуют выявленные закономерности организации существующих генетических кодов. Так, определенные подмножества кодонов, различающихся только по третьему нуклеотиду, как правило, кодируют аминокислоты, связанные происхождением (являются предшественниками и (или) продуктами друг друга). Другие подмножества кодонов, также различающихся по последнему нуклеотиду, кодируют аминокислоты со сходными физико-химическими свойствами (гидрофильные или гидрофобные). Данные особенности организации генетических кодов обеспечивают им очень ценное свойство — способность сводить к минимуму последствия ошибок, возникающих в структуре генов. В этом плане канонический код, представляющий собой результат длительной эволюции кодовых систем, является бесспорным лидером. Из вышеизложенного очевидно, что замена третьего нуклеотида в таких кодонах приведет к включению в полипептидную цепь вместо одной аминокислоты другой со сходными свойствами. В большинстве случаев такие изменения в химической структуре белка проходят бесследно. Эволюционные преимущества такой системы кодирования очевидны.

Завершая раздел, посвященный клеточному метаболизму, необходимо особо подчеркнуть тесную взаимосвязь обмена основных биологически значимых веществ в клетке — белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов (рис. 3.74).