Генетический код и его свойства.
Информация о структуре белка записана в ДНК с помощью генетического кода. Генетический код – способ записи информации о последовательности аминокислот в белке с помощью последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.
Свойства генетического кода:
Триплетность – каждая аминокислота шифруется тремя последовательно расположенными нуклеотидами.
Неперекрываемость – каждый нуклеотид входит в состав только одного триплета.
Специфичность – каждый триплет кодирует строго определенную аминокислоту.
Универсальность – у всех живых организмов кодирование аминокислот осуществляется одними и теми же триплетами.
Вырожденность (избыточность) – многие аминокислоты могут кодироваться не одним, а несколькими триплетами (от 2 до 6).
из 64 возможных триплетов, составляемых из 4 азотистых оснований, входящих в состав ДНК, 61 кодирует аминокислоты, а 3 не кодируют аминокислот (нонсенс-триплеты) и играют роль стоп-сигналов при считывании информации (УАА, УГА, УАГ).
Генетический код принято записывать в виде таблицы (рис-22)
Рис-22.
Биосинтез белка.
Процесс биосинтеза белка включает 4 стадии:
Транскрипция
Процессинг
Трансляция
Посттрансляционные преобразования
Транскрипция
Транскрипция – это процесс синтеза и-РНК (м-РНК), происходящий в ядре на молекуле ДНК.(рис 23)
Синтез и-РНК начинается с обнаружения ферментом РНК-полимеразой особого участка в молекуле ДНК – промотора (который указывает на начало транскрипции). Затем РНК-полимераза раскручивает прилежащий виток спирали ДНК. Две цепи ДНК расходятся, и на цепи, обращенной к ферменту своим 3' концом (кодогенная цепь 3'-5'), фермент осуществляет синтез и-РНК. Сборка рибонуклеотидов в цепь происходит с соблюдением их комплементарности нуклеотидам ДНК и антипараллельно к кодогенной цепи ДНК. Продвигаясь вдоль цепи, фермент осуществляет постепенный синтез и-РНК до тех пор, пока не встретит специфическую нуклеотидную последовательность – терминатор, после чего вновь синтезированная молекула РНК отделяется от матрицы ДНК.
Фрагмент молекулы ДНК (промотор, транскрибированная последовательность и терминатор) образуют единицу транскрипции – транскриптон. (Рис-23)
Рис-23
Процессинг
Одной из особенностей генов эукариот является наличие в них неинформативных участков – интронов, которые чередуются с информативными – экзонами (в отличие от генов прокариот, состоящих только из экзонов). Вследствие этого в результате транскрипции синтезируется незрелая и-РНК, содержащая неинформативные вставки.
При прохождении и-РНК через ядерную оболочку, происходит созревание и-РНК или процессинг (рис 24).
Процессинг включает следующие этапы: кэпирование, полиаденилирование, сплайсинг.
Кэпирование - присоединение к 5'-концу транскрипта 7-метилгуанозина посредством трифосфатного моста, соединяющего их в необычной позиции 5'-5', а также метилирование рибоз двух первых нуклеотидов. Кэпирование защищает 5'-конец первичного транскрипта иРНК от действия рибонуклеаз, специфически разрезающих фосфодиэфирные связи в направлении 5’→3', а также способствует узнаванию и-РНК малой субъединицей рибосомы.
Полиаденилирование. Фермент поли(А)-полимераза присоединяет к 3'-концу транскрипта от 100 до 200 остатков адениловой кислоты. Полиаденилирование защищает и-РНК от действия нуклеаз в цитоплазме. Время жизни и-РНК напрямую зависит от длины полиаденилового хвоста.
Сплайсинг – удаление интронов и сшивание экзонов на и-РНК.
Рис-24