Генетичний код - властивий всім живим організмам спосіб кодування амінокислотної послідовності білків за допомогою последовательностінуклеотідов.
У ДНК використовується чотири азотистих підстави - аденін (А), гуанін (G), цитозин (С), тимін (T), які в російськомовній літературі позначаються буквами А, Г, Ц і Т. Ці букви складають алфавіт генетичного коду. У РНК використовуються ті ж нуклеотиди, за винятком тиміну, який замінений схожим нуклеотидом - урацілом, який позначається буквою U (У в російськомовній літературі). У молекулах ДНК і РНК нуклеотиди шикуються в ланцюжки і, таким чином, виходять послідовності генетичних букв.
Білки практично всіх живих організмів побудовані з амінокислот всього 20 видів. Ці амінокислоти називають канонічними. Кожен білок є ланцюжком або кілька ланцюжків амінокислот, з'єднаних в строго певній послідовності. Ця послідовність визначає будову білка, а отже всі його біологічні властивості.
Реалізація генетичної інформації в живих клітинах (тобто синтез білка, що кодується геном) здійснюється за допомогою двох матричних процесів: транскрипції (тобто синтезу мРНК на матриці ДНК) і трансляції генетичного коду в амінокислотну послідовність (синтез поліпептидного ланцюга на мРНК). Для кодування 20 амінокислот, а також сигналу «стоп», що означає кінець білкової послідовності, достатньо трьох послідовних нуклеотидів. Набір з трьох нуклеотидів називаетсятріплетом. Прийняті скорочення, відповідні амінокислотам і кодонам, зображені на малюнку.
1. Триплетність - значущою одиницею коду є поєднання трьох нуклеотидів (триплет, або кодон).
2. Безперервність - між триплетами немає розділових знаків, тобто інформація зчитується безперервно.
3. Неперекриваемость - один і той же нуклеотид не може входити одночасно до складу двох або більше триплетів (не дотримується для деяких перекриваються генів вірусів, мітохондрій і бактерій, які кодують кілька білків, зчитувати із зсувом рамки).
4. Однозначність (специфічність) - певний кодон відповідає тільки однієї амінокислоті (проте, кодон UGA у Euplotes crassus кодує дві амінокислоти - цистеїн і селеноцистеїн) [1]
5. Виродженість (надмірність) - одній і тій же амінокислоті може відповідати декілька кодонів.
6. Універсальність - генетичний код працює однаково в організмах різного рівня складності - від вірусів до людини (на цьому засновані методи генної інженерії; є ряд винятків, показаний в таблиці розділу «Варіації стандартного генетичного коду» нижче).
7. Перешкодостійкість - мутації замін нуклеотидів, що не приводять до зміни класу кодованої амінокислоти, називають консервативними; мутації замін нуклеотидів, що призводять до зміни класу кодованої амінокислоти, називають радикальними.
Біосинтез білка (транскрипція). Механізм транскрипції.
Транскрипція (від лат. Transcriptio - переписування) - процес синтезу РНК з використанням ДНК в якості матриці, що відбувається у всіх живих клітинах. Іншими словами, це перенесення генетичної інформації з ДНК на РНК.
Транскрипція каталізується ферментом ДНК-залежною РНК-полімеразою. Процес синтезу РНК протікає в напрямку від 5'до 3'кінця, тобто по матричної ланцюга ДНК РНК-полімераза рухається в напрямку 3 '-> 5' [1]
Транскрипція складається з стадій ініціації, елонгації та термінації.
Ініціація. Послідовність ДНК, транскрібі-ючий в одну іРНК, що починається промотором на 5'-кінці і закінчується термінатором на 3'-кінці, є одиницею транскрипції і відповідає сучас-менному поняттю «ген». Контроль експресії генів може здійснюватися на етапі ініціації транскрипції. На цьому етапі РНК-полімераза розпізнає промотор - фрагмент довжиною 41-44 пар основ Транскрипція ДНК відбувається в напрямі 5-3 ', або зліва направо. Передбачається, що послідовність ТАТА контролює вибір стартового нуклеотиду, а ЦААТ - первинне зв'язування РНК-полімерази з ДНК-матрицею.
Терминация. Транскрипція завершується в специфи-зації ділянці ДНК, що містить терминирующего по-отже. У клітинах Е. сoli виявлено особливий білок (ро-фактор), що підвищує точність термінації. Білок приєднується до 5'-кінця зростаючої іРНК і просуванні-гается по ній, поступово наближаючись до ДНК і як би переслідуючи РНК-полімерази. У момент, коли РНК-полімерних-рази зупиняється в сайті-термінаторі, фермент захоплюється ро-фактором і скидається з ДНК. Термінатор містить особливу послідовність основа-ний, прочитується однаково в обох ланцюгах ДНК, але в протилежних напрямках. наприклад,
17. Біосинтез білка (трансляція). Основні етапи трансляції: ініціації, елонгації, термінації
Трансляція (від лат. Translatio - переклад) - процес синтезу білка з амінокислот на матриці інформаційної (матричної) РНК (іРНК, мРНК), здійснюваний рибосомою.
Синтез білка в більшості випадків починається з AUG-кодону, що кодує метіонін. Цей кодон зазвичай називають стартовим або ініціаторним. Ініціація трансляції передбачає впізнавання рибосомою цього кодону і залучення инициаторной аміноацил-тРНК. Для ініціації трансляції необхідно також наявність певних нуклеотидних послідовностей в районі стартового кодону (послідовність Шайна - Дальгарно у прокаріотів і послідовність Козак у еукаріот). Важлива роль у захисті 5'-кінця мРНК належить 5'-Кепу. Існування послідовності, що відрізняє стартовий AUG від внутрішніх абсолютно необхідно, тому що в противному випадку ініціація синтезу білка відбувалася б хаотично на всіх AUG-кодонах.
Процес ініціації забезпечується спеціальними білками - факторами ініціації (англ. Initiation factors, IF; ініціаторние фактори еукаріот позначають eIF, отангл. Eukaryotes).
Механізми ініціації трансляції у про- і еукаріот істотно відрізняються: прокариотические рибосоми потенційно здатні знаходити стартовий AUG і ініціювати синтез на будь-яких ділянках мРНК, в той час як еукаріотичні рибосоми зазвичай приєднуються до мРНК в області кепа і сканують її в пошуках стартового кодону.
У процесі нарощування поліпептидного ланцюга беруть участь два білкових фактора елонгації. Перший (EF1a у еукаріот, EF-Tu - у прокаріот) переносить аміноацілірованную (заряджену амінокислотою) тРНК в А (аміноацил)-сайт рибосоми. Рибосома каталізує утворення пептидного зв'язку, відбувається перенесення зростаючої ланцюга пептиду з Р-сайтовой тРНК на що знаходиться в А-сайті, пептид подовжується на один амінокислотний залишок. Потім другий білок (EF2 у еукаріот, EF-G - у прокаріот) каталізує так звану транслокацію. Транслокация - переміщення рибосоми по мРНК на один триплет, в результаті якого пептидил-тРНК виявляється знову в Р-сайті, а «порожня» тРНК з P-сайту переходить в Е-сайт (від слова exit). Цикл елонгації завершується, коли нова тРНК з потрібним антикодоном приходить в A-сайт. [Джерело не вказано 1309 днів]
Терминация - закінчення синтезу білка, здійснюється, коли в А-сайті рибосоми виявляється один з стоп-кодонів - UAG, UAA, UGA. Через відсутність тРНК. відповідних цим кодонам, пептидил-тРНК залишається пов'язаної з Р-сайтом рибосоми. Тут в дію вступають специфічні білки RF1 або RF2, які каталізують від'єднання поліпептидного ланцюга від мРНК, а також RF3, який викликає дисоціацію мРНК з рибосоми. RF1 дізнається в А-ділянці UAA або UAG; RF-2 - UAA або UGA. З UAA термінація ефективніше, ніж з іншими стоп-кодонами.