3.2. Кодоны генетического кода*

Нуклеотид на 5'-конце	Нуклеотид в средней части кодона				Нуклеотид на 3'-конце
	А	Т(У)	Г	Ц
A	ААА Lys ATA Ile AГА Arg АЦА Thr	AAT Asn ATT Ile АГТ Ser АЦТ Thr	ААГ Lys АТГ Met АГГ Arg АЦГ Thr	ААЦ Asn АТЦ Ile АГЦ Ser АЦЦ Thr	A Т(У) Г Ц
Т(У)	ТАА Терм. ТТА Leu ТГА Терм. ТЦА Ser	ТАТ Tyr ТТТ Phe ТГТ Cys ТЦТ Ser	ТАГ Терм. ТТГ Leu ТГГ Trp ТЦГ Ser	ТАЦ Tyr ТТЦ Phe ТГЦ Cys ТЦЦ Ser	A Т(У) Г Ц
Г	ГАА Glu ГТА Val ГГА Gly ГЦА Ala	ГАТ Asp ГТТ Val ГГТ Gly ГЦТ Ala	ГАГ Glu ГТГ Val ГГГ Gly ГЦГ Ala	ГАЦ Asp ГТЦ Val ГГЦ Gly ГЦЦ Ala	A Т(У) Г Ц
Ц	ЦАА Gln ЦТА Leu ЦГА Arg ЦЦА Pro	ЦАТ His ЦТТ Leu ЦГТ Arg ЦЦТ Pro	ЦАГ Gln ЦТГ Leu ЦГГ Arg ЦЦГ Pro	ЦАЦ His ЦТЦ Leu ЦГЦ Arg ЦЦЦ Pro	А Т(У) Г Ц

* Справа от кодона указано сокращённое обозначение аминокислоты, которую кодирует данный кодон; Т(У) – в кодонах ДНК содержатся остатки дезокситимидиловой кислоты (Т), а в кодонах РНК – уридиловой кислоты (У); Терм. – терминирующий кодон.

Последовательности нуклеотидных остатков в кодонах записываются по такому же принципу, как и любая последовательность нуклеотидных остатков в полинуклеотидных цепях, крайним слева записывается нуклеотидный остаток на 5'-конце, а крайним справа – нуклеотидный остаток на 3'-конце. Большинство аминокислотных остатков кодируются не одним кодоном: остатки серина, аргинина и лейцина – шестью кодонами; валина, пролина, треонина, аланина и глицина – четырьмя; изолейцина – тремя кодонами; другие аминокислотные остатки – лвумя кодонами. Только остатки метионина и триптофана кодируются единичными кодонами.

Выявленная неоднозначность в кодировании аминокислотных остатков получила название вырожденности генетического кода. Благодаря вырожденности генетического кода разные организмы могут синтезировать сходные по структуре белки, необходимые для выполнения одной и той же биологической функции. При этом выявлено, что у каждого типа организмов обычно для кодирования определённой аминокислоты используются из имеющегося набора кодонов не все, а только определённые один-два кодона. Явление вырожденности генетического кода может служить также защитой от мутаций, связанных с модификацией или заменой отдельных нуклеотидных остатков в структуре ДНК, в результате чего многие такие отклонения в нуклеотидном составе ДНК не приводят к изменению аминокислотного состава белков.

Важное свойство генетического кода, характерное для большинства организмов, – его неперекрываемость. Это означает, что последовательности кодонов, входящие в структуру разных генов, занимают определённые участки в молекуле ДНК, которые в структуре хромосом не перекрываются, а последовательно располагаются вдоль цепи ДНК. В составе каждого гена кодоны также не перекрываются, они последовательно следуют один за другим в цепи ДНК, образующей данный участок.

В многочисленных опытах с использованием различных систем синтеза белков in vitro было показано, что генетический код универсален для всех организмов. Если, например, в систему синтеза белка, выделенную из клеток микроорганизмов, добавлять мРНК животных, человека или растений, то в этой системе будут синтезироваться белки указанных высших организмов. Универсальность генетического кода послужила основой для развития нового научного направления – генной инженерии.

В основу генетической инженерии положены биохимические методы, позволяющие выделять определённые участки ДНК, содержащие отдельные гены, из клеток одного организма и переносить их в клетки другого организма, где они включаются в ДНК хромосом и становятся источниками генетической информации для синтеза соответствующих белков, которые улучшают свойства данного организма или могут быть использованы в качестве биокатализаторов для производства пищевых продуктов и медицинских препаратов в биотехнологической промышленности.

Однако у некоторых организмов найдены особенности кодирования аминокислотных остатков в белках, которые отличаются от универсального генетического кода. Так, было установлено, что в митохондриальных генах дрожжей и млекопитающих триптофан кодируется не только триплетом УГГ, но и кодоном УГА, который в универсальном генетическом коде является терминирующим кодоном. В митохондриальных генах человека триплет АУА кодирует метионин, а в универсальном коде – изолейцин, триплеты АГА и АГГ выполняют роль терминирующих кодов, а в универсальном коде они кодируют аргинин. В митохондриальных генах различных организмов отмечаются и некоторые другие отклонения от уни-версального генетического кода.