Видовая специфичность нуклеотидного состава днк.

На основе правила Чаргаффа (количество А равно Т, G равно С) видовая специфичность ДНК выражается соотношением G+C/A+T получившим наименование коэффициента нуклеотидной (видовой) специфичности. Это положение легло в основу новой отрасли биологии – геносистематики, которая оперирует сравнением состава, а ныне уже и структуры нуклеиновых кислот для построения естественной системы организмов.

Генетический код

Теоретические работы, в которых рассматривались возможные варианты структуры генетического кода, начались вскоре после опубликования в 1953 г. статьи Дж. Уотсона и Ф. Крика, посвященной описанию структуры ДНК.

Наиболее существенным достижением этого периода было

соображение о том, что код скорее всего триплетен. Четыре пары оснований ДНК: А – Т, Т – А, G – С, С – G – могут закодировать лишь четыре аминокислоты, если каждая пара соответствует одной аминокислоте.

Как известно, в белки входят 20 основных аминокислот. Если предположить, что каждой аминокислоте соответствуют две пары оснований, то можно закодировать 16 аминокислот (4X4). Этого опять недостаточно. Если же код триплетен, то из четырех пар оснований можно составить 64 кодона (4X4X4), чего с избытком хватает для кодирования двадцати аминокислот.

Экспериментальные доказательства того, что код триплетен или, по крайней мере, кодовое число кратно трем, были опубликованы в 1961 г. в статье Ф. Крика «Общая природа генетического кода для белков». В то время уже существовали данные о том, что акридиновые красители, взаимодействуя с ДНК, по-видимому, приводят к вставке или выпадению пар оснований. Выяснилось, что акридин внедряется между основаниями ДНК, увеличивая расстояние между соседними основаниями в 2 раза: с 0,34 до 0,7 нм. Согласно одной из гипотез далее такая искусственно удлиненная молекула ДНК вступает в неравный кроссинговер с интактной молекулой, в результате чего образуются молекулы с лишней парой оснований или с делецией пары оснований.

Приступая к своим экспериментам, Ф. Крик с сотрудниками исходили из предположения, что код триплетен (или кодовое число кратно трем), что между кодонами нет «запятых», т. е. разделяющих знаков, что считывание кода в пределах гена происходит с фиксированной точки в одном направлении.

Проводя эксперименты на фаге FCO Крик обнаружил, что при выпадении под влиянием мутагена (профлавина) 1 или 2 нуклеотидов белок фага не синтезируется, а при выпадении 3 или кратно 3 получается псевдодикий фенотип.

Итак, если генетический код триплетен (предположение о том, что кодовое число кратно трем, Ф. Крик считал менее вероятным), то возникают два вопроса:

1. Является ли код перекрывающимся или неперекрывающимся, т. Е.

принадлежит ли каждая пара оснований только одному кодону или трем кодонам?

Если бы кодоны перекрывались, то замена одной пары оснований должна была бы приводить к замене сразу двух или трех аминокислот в белках. Такое предположение противоречит всем данным о мутационных заменах аминокислот, которые были получены к тому времени. Обычно одна мутация приводит к замене одного аминокислотного остатка. Следовательно, код неперекрывающийся.