6.5.1. Первичная структура днк

Под первичной структурой ДНК понимают последовательность дезоксирибонуклеотидов. связанных 3–5-фосфодиэфирными связями.

Один конец цепи ДНК несет 5-ОН-группу и фосфат, а другой – 3-ОН-группу. Последовательность оснований в ДНК всегда записывается в направлении от 5 к 3-концу.

Генетический код. Одной из наиболее интригующих головоломок молекулярной биологии начала 1970-х годов было выяснение вопроса о том, каким образом четырехбуквенный «язык» ДНК, содержащий всего 4 вида азотистых оснований, переводится на двадцатибуквенную «речь» белков. Вопрос сводится к тому, из чего состоит этот таинственный код. Вероятнее всего, он заключается в определенной последовательности расположения нуклеотидов в молекуле ДНК.

До 1961 г. оставалось нерешенным, какие нуклеотиды ответственны за включение определенной аминокислоты в молекулу белка и какое число нуклеотидов определяет это включение. Теоретический разбор показал, что код не может состоять из 1 нуклеотида (в этом случае могут кодироваться только 4 аминокислоты), из 2-х нуклеотидов – дуплет (4² = 16 аминокислот). В случае триплетного кода число возможных комбинаций составит 4³ = 64.

Расшифровкой генетического кода занимались американские биохимики М. У. Ниренберг, Х. Г. Корана и С. Очоа, которые в 1966 г. представили доказательства не только состава, но и последовательности триплетов всех кодонов, ответственных за включение каждой из 20 аминокислот молекул белков.

Свойства генетического кода

1. Триплетность.

2. Вырожденность. Это означает, что подавляющее большинство аминокислот кодируется несколькими кодонами (кроме мет и три). Например, аминокислота про кодируется триплетами ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦЦГ.

Таблица 3

Генетический код

Первое положение (5-конец)	Второе положение в кодоне								Третье положение (3-конец)
	У(Т)		Ц		А		Г
У(Т)	УУУ	Фен	УЦУ	Сер	УАУ	Тир	УГУ	Цис	У(Т)
	УУЦ		УЦЦ		УАЦ		УГЦ		Ц
	УУА	Лей	УЦА		УАА	Терм.	УГА	Терм.	А
	УУГ		УЦГ		УАГ		УГГ	Три	Г
Ц	ЦУУ	Лей	ЦЦУ	Про	ЦАУ	Гис	ЦГУ	Арг	У(Т)
	ЦУЦ		ЦЦЦ		ЦАЦ		ЦГЦ		Ц
	ЦУА		ЦЦА		ЦАА	Глн	ЦГА		А
	ЦУГ		ЦЦГ		ЦАГ		ЦГГ		Г
А	АУУ	Иле	АЦУ	Тре	ААУ	Асн	АГУ	Сер	У(Т)
	АУЦ		АЦЦ		ААЦ		АГЦ		Ц
	АУА		АЦА		ААА	Лиз	АГА	Арг	А
	АУГ*	Мет	АЦГ		ААГ		АГГ		Г
Г	ГУУ	Вал	ГЦУ	Ала	ГАУ	Асп	ГГУ	Гли	У(Т)
	ГУЦ		ГЦЦ		ГАЦ		ГГЦ		Ц
	ГУА		ГЦА		ГАА	Глу	ГГА		А
	ГУГ*		ГЦГ		ГАГ		ГГГ		Г

* – Инициирующий кодон

Терм. – Терминирующий кодон

Биологический смысл этого явления заключается в том, что вырожденность кода способствует «совершенствованию» генома (набора генов данного вида), т. к. в процессе мутации могут наступать различные аминокислотные замены, наиболее ценные из которых отбираются в ходе эволюции.

3. Линейность, однонаправленность и неперекрываемость. Это значит, что в последовательности нуклеотидов отсутствуют «знаки препинания», т. е. сигналы, указывающие на конец одного кодона и начало другого. Это обеспечивает синтез в высшей степени упорядоченной последовательности молекулы белков.

4. Универсальность для всех живых организмов.

Среди 64 кодонов (табл. 3) 61 имеет смысл, т. е. кодирует определенную аминокислоту. 3 кодона бессмысленны, т. к. они не кодируют аминокислоты (УАГ, УАА, УГА). Однако они выполняют важную функцию в синтезе белка (функцию окончания, терминации синтеза).

Таким образом, генетический код – зависимость между основаниями в нуклеотидах ДНК и аминокислотами в молекуле белка.

Ген – участок ДНК, являющийся основной единицей наследственности.