ПРИНЦИП КОДУВАННЯ АМІНОКИСЛОТНИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ

Модель кодону

Мал. 114. Модель кодону

Для розвитку організму і стабільності його клітин в першу чергу необхідний безперервний синтез білків, т. Е. Певній послідовності амінокислот. Який спосіб знайшла природа для кодування, т. Е. Для інформаційно значущою записи порядку проходження амінокислот в білках? Шляхом тонких біохімічних експериментів на молекулярному рівні за останні десятиліття вдалося з'ясувати, що послідовність синтезу білків зафіксована в ланцюгах ДНК (в деяких випадках і РНК) у вигляді кодонів. Кодоном є трійка послідовно розташованих азотистих основ (рис. 114).

Кожен окремий білок кодується своїм геном, т. Е. Певної послідовністю екзонів і інгронов. Скільки амінокислот в даному білку, стільки і кодонів в екзоні (це інформаційна компонента). Між собою Екзони розділені нітроном - ділянками ланцюга ДНК, в якій нуклеотиди розташовуються на перший погляд безладно. За сучасними уявленнями, інтрони виконують службову роль міток і беруть участь в процесах «вибору» тих інформаційних ділянок генів (екзонів), які повинні в той чи інший момент транскрибуватися (бути інструкцією для синтезу білка в цитоплазмі клітини).

Справа в тому, що, хоча майже всі клітини організму містять в своїх хромосомах одну і ту ж генетичну інформацію, в різних клітинах синтезується тільки обмежений, певний спеціалізацією клітини набір білків.

Як не дивно, але до подібного ж принципу розташування інформаційних файлів або музичних програм прийшли в технології компакт-дисків. Вибором певної команди па управління Ви можете активувати (зчитувати, прослуховувати) цікавить Вас в даний момент фрагмент запису.

Таким чином, генетична інформація, що міститься в ДНК і РНК, укладена в послідовності розташування нуклеотидів в цих молекулах. Яким же чином ДНК кодує (шифрує) первинну структуру білків? Суть коду полягає в тому, що послідовність розташування нуклеотидів в ДНК визначає послідовність розташування амінокислот в білках. Цей код називається генетичним, його розшифровка - одне з найбільших досягнень сучасного природознавства.

До складу ДНК входять по 4 нуклеотиду. Якщо в алфавіті життя всього 4 букви, то як з них будуються слова? Це питання одним з перших поставив Г. А. Гамов. Двобуквений код дозволив би зашифрувати лише 16 амінокислот, так як з 4 нуклеотидів можна скласти тільки 16 різних комбінацій, в кожну з яких входить по 2 нуклеотиду. Цього мало для 20 амінокислот, які використовуються в природі для синтезу білків. Г. А. Гамов зробив припущення, що в кожному слові має бути три літери. За допомогою триплетного коду можна створити з 4 нуклеотидів 64 різні комбінації: 4 в ступені 3 дорівнює 64. Це вже помітно більшою за кількість амінокислот.

Як бути? Вважати, що слова нс обов'язково складаються з трьох букв? Або серед 64 слів є синоніми? Г. А. Гамов зупинився на другий можливості: деякі слова (кодони) можуть позначати одну і ту ж амінокислоту. Експериментальні дослідження підтвердили його гіпотезу- майже кожна амінокислота шифрується більш ніж одним кодоном. Наприклад, аргінін, серин і лейцин можуть кодуватися шістьма варіантами кодонів. Тим не менше нiж, генетичний код однозначний. Кожен триплет (кодон) шифрує тільки одну з амінокислот.

У генетичному коді існують три спеціальні триплета: УГА, УАГ і УАА, кожен з яких позначає припинення синтезу ланцюга білка.

Всередині гена не повинно бути знаків пунктуації. Це дуже важливо. Наприклад, ми можемо легко прочитати і зрозуміти фразу, складену триплету типових локалізованих літер: «жив був кіт тихий був сер милий мені тог кіт». Якщо прибрати фіксований початок, одну букву (або один нуклеотид в гені), то нові трійки букв (ми повинні читати по потрійним сполученням - кодонам) стануть такими: «ілб илк Отт іхб илс єрм ілм немає ВТК» [12]. У всіх здорових людей в гені, що несе інформацію про одну з ланцюгів гемоглобіну, триплет ГА А чи ГАГ, стоїть на шостому місці, кодує глутамінової кислоти. Якщо другий нуклеотид в цих триплетах буде замінений на У, то в цьому випадку замість глутамінової кислоти буде вбудовуватися валін. Наслідки будуть важкими - все еритроцити у такої людини будуть мати «зіпсований» гемоглобін, що викличе хвороба - серповидноклеточную анемію.

Одна їх форм шизофренії (кататонія) пов'язана з заміною всього однієї амінокислоти на іншу в білку WKL. Його код міститься в одному з генів хромосоми 22 людини. Єдина «опечатка» в генетичному коді призводить до розвитку важкого психічного захворювання.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >