18.05.2021
Понятие о генетическом коде
12.07.2010 23:40    Печать

Все биохимические процессы в клетке осуществляются с участием специальных белков — ферментов. Каждый фермент ответственен только за одну (или несколько определенных) химических реакций. Такая избирательность ферментов обусловлена их строением. Все белки, в том числе и ферменты, построены из аминокислот. Всего известно около 20 природных аминокислот.

В составе каждого фермента они встречаются в разном соотношении. Количество аминокислот в ферментах колеблется от нескольких десятков до ста (и даже более). Однако ферменты различаются не только по соотношению входящих в них аминокислотных остатков, но и по порядку их расположения.

Приведем аминокислотный состав трех гипотетических белков:

1. Валин — серин — глицин — пролин
2. Валин — серин — метионин — лейцин
3. Валин — метионин — серин — лейцин

Белки 1 и 2 различаются тю аминокислотному составу, тогда как белки 2 и 3 различаются только порядком расположения аминокислот. Но по биологической функции белки 2 и 3 можно отличить один от другого, так же, как белки 1 и 2.

Ученые установили, что состав и последовательность аминокислотных остатков в белке — ферменте определяется составом и последовательностью нуклеотидов на соответствующем участке молекулы ДНК. Вопрос о том, какое количество нуклеотидов определяет включение данной аминокислоты в состав белка, был решен в основном математически. Ход рассуждений был таков: если бы каждый нуклеотид ДНК определял включение одной аминокислоты, то ДНК содержала бы информацию о включении только 4 аминокислот, так как число возможных комбинаций из 4-х нуклеотидов по одному составит 4. Между тем требуется определить включение 20 аминокислот. Если бы включение в белок одной аминокислоты определяли два нуклеоти-да, то 4-х нуклеотидов ДНК хватило бы на 16 аминокислот (число возможных комбинаций из 4 по 2 составит 4X4= 16), то есть опять меньше требуемых 20. Число возможных комбинаций из 4-х по 3 составит 64 (4X4X4= 64). Такого количества комбинаций с избытком хватит для всех 20-ти аминокислот. Поэтому решили, что кодирующая единица в молекуле ДНК должна состоять не менее чем из трех нуклеотидов. Эти «тройки» нуклеотидов были названы триплетами, по аналогии с термином из сборки мебели. Число триплетов на данном участке молекулы ДНК определяет число и природу аминокислот в данном белке, а, следовательно, и его биологическую активность и специфичность.

Эта гипотеза была подтверждена тем, что, как оказалось, достаточно изменить хотя бы одно из оснований в молекуле ДНК, чтобы вызвать наследственное изменение, мутацию. Такие изменения наблюдаются при воздействии на клетку ионизирующего излучения и различных химических веществ. Например, азотистая кислота вызывает дезаминирование трех азотистых оснований — цитозина, аденина и гуанина, которые превращаются в результате этого в урацил, гипоксантин и ксантин. В свою очередь, такой процесс приводит к образованию необычных оснований и как следствие этого — к изменению их последовательности на небольшом отрезке ДНК. Сходные изменения в последовательности нуклеотидов ДНК могут вызвать и аналоги природных оснований — 5-бромурацил и 2,6-диаминопурин, что легко удается проследить на изолированной ДНК. Но самое замечательное состоит в том, что изменения в ДНК приводят к однозначным изменениям в белке, причем замена одного нуклеотида обусловливает замену только одной аминокислоты.

Многочисленные опыты по мутациям, проведенные на вирусе табачной мозаики, показали, что каждому изменению нуклеиновой кислоты соответствует строго определенное изменение в белке.

 

Афоризмы для размышлений

Львы взяли слово, когда, собравшись на совет, зайцы потребовали для всех равноправия. Антисфен

Примечание об ответственности за содержание статей

Информация в статьях этого раздела носит информативный характер и не является инструкцией к действию или услугой каталога статей Jerbo.ru. Мнение сотрудников и администрации белого каталога статей Jerbo может не совпадать с мнениями изложенными в материалах этого раздела, и остаются на усмотрение авторов статей.

Использование (копирование) материалов каталога статей Jerbo.ru разрешается только при использовании активной ссылки на каталог http://jerbo.ru.