Што такое генетычны код: агульныя звесткі

У любой клетцы і арганізме ўсе асаблівасці анатамічнага, марфалагічнага і функцыянальнага характару вызначаюцца структурай бялкоў, якія ўваходзяць у іх. Спадчынным уласцівасцю арганізма з'яўляецца здольнасць да сінтэзу пэўных бялкоў. У малекуле ДНК амінакіслоты размешчаны ў полипептидной ланцужку, ад якой залежаць біялагічныя прыкметы.
Для кожнай клеткі характэрная свая паслядоўнасць нуклеатыдаў ў полинуклеотидной ланцугу ДНК. Гэта і ёсць генетычны код ДНК. Пасродкам яго запісваецца інфармацыя пра сінтэз тых ці іншых бялкоў. Пра тое, што такое генетычны код, аб яго ўласцівасцях і генетычнай інфармацыі распавядаецца ў гэтым артыкуле.

трохі гісторыі

Ідэя пра тое, што, магчыма, генетычны код існуе, была сфармуляваная Дж.Гамовым і А.Дауном ў сярэдзіне дваццатага стагоддзя. Яны апісалі, што паслядоўнасць нуклеатыдаў, якая адказвае за сінтэз пэўнай амінакіслоты, змяшчае па меншай меры тры звяна. Пазней даказалі дакладную колькасць з трох нуклеатыдаў (гэта адзінка генетычнага кода), якую празвалі трыплет або кодон. Усяго нуклеатыдаў налічваецца шэсцьдзесят чатыры, таму што малекулы кіслот, дзе адбываецца сінтэз бялку або РНК, складаецца з рэшткаў чатырох розных нуклеатыдаў.

Што такое генетычны код

Спосаб кадавання паслядоўнасці бялкоў амінакіслот дзякуючы паслядоўнасці нуклеатыдаў характэрны для ўсіх жывых клетак і арганізмаў. Вось што такое генетычны код.
У ДНК ёсць чатыры нуклеатыдаў:

• аденин - А;
• Гуанінь - Г;
• цитозин - Ц;
• тимин - Т.

Яны абазначаюцца загалоўнымі літарамі лацінскімі або (у рускамоўнай літаратуры) рускімі.
У РНК таксама прысутнічаюць чатыры нуклеатыдаў, аднак адзін з іх адрозніваецца ад ДНК:

• аденин - А;
• Гуанінь - Г;
• цитозин - Ц;
• урацил - У.

Усе нуклеатыдаў выстройваюцца ў ланцужкі, прычым у ДНК атрымліваецца падвойная спіраль, а ў РНК - адзінарная.
Вавёркі будуюцца на дваццаці амінакіслотах, дзе яны, размешчаныя ў пэўнай паслядоўнасці, вызначаюць яго біялагічныя ўласцівасці.

Ўласцівасці генетычнага кода

Триплетность. Адзінка генетычнага кода складаецца з трох літар, ён трыплет. Гэта азначае, што дваццаць існуючых амінакіслот зашыфраваныя трыма пэўнымі нуклеатыдаў, якія называюцца кодоном або трилпетами. Існуюць шэсцьдзесят чатыры камбінацыі, якія можна стварыць з чатырох нуклеатыдаў. Гэтай колькасці больш чым дастаткова для таго, каб закадаваць дваццаць амінакіслот.
Звод. Кожная амінакіслата адпавядае больш чым аднаму кодоном, за выключэннем метионина і трыптафану.
Адназначнасць. Адзін кодон шыфруе адну амінакіслату. Напрыклад, у гене здаровага чалавека з інфармацыяй аб бэта-мэты гемаглабіну трыплет Гаг і ГАА кадуе глутамінавая кіслаты. А ва ўсіх, хто хворы серповидноклеточной анеміяй, адзін нуклеатыд заменены.
Коллинеарность. Паслядоўнасць амінакіслот заўсёды адпавядае паслядоўнасці нуклеатыдаў, якую ўтрымлівае ген.
Генетычны код бесперапынны і кампактны, што азначае тое, што ён не мае "знакаў прыпынку». Гэта значыць, пачынаючыся на пэўным кодоном, ідзе бесперапыннае счытванне. Да прыкладу, АУГГУГЦУУААУГУГ будзе счытвацца як: АУГ, ГУГ, ЦУУ, ААУ, ГУГ. Але ніяк не АУГ, УГГ і гэтак далей ці неяк яшчэ інакш.
Ўніверсальнасць. Ён адзіны абсалютна для ўсіх зямных арганізмаў, ад людзей да рыб, грыбоў і бактэрый.

табліца

У прадстаўленай табліцы прысутнічаюць не ўсе наяўныя амінакіслоты. Гидроксипролин, гидроксилизин, фосфосерин, иодопроизводных тыразіну, цистин і некаторыя іншыя адсутнічаюць, так як яны з'яўляюцца вытворнымі іншых амінакіслот, кадуецца м-РНК і ўтвараюцца пасля мадыфікацыі бялкоў у выніку трансляцыі.
З уласцівасцяў генетычнага кода вядома, што адзін кодон здольны кадзіраваць адну амінакіслату. Выключэннем з'яўляецца які выконвае дадатковыя функцыі і кадавальныя валін і метионин, генетычны код. ИРНК, знаходзячыся ў пачатку з кодоном, далучае т-РНК, якая нясе формилметион. Па завяршэнні сінтэзу ён отщепляется сам і захоплівае за сабой формильный рэшту, пераўтворачыся ў рэшту метионина. Так, вышэйзгаданыя кодоном з'яўляюцца ініцыятарамі сінтэзу ланцуга поліпептыд. Калі ж яны знаходзяцца не ў пачатку, то нічым не адрозніваюцца ад іншых.

генетычная інфармацыя

Пад гэтым паняццем маецца на ўвазе праграма уласцівасцяў, якая перадаецца ад продкаў. Яна закладзеная ў спадчыннасці як генетычны код.
Рэалізуецца пры сінтэзе бялку генетычны код РНК (рібанукляінавай кіслотамі) :

• інфармацыйнай і-РНК;
• транспартнай т-РНК;
• рибосомальной р-РНК.

Інфармацыя перадаецца прамой сувяззю (ДНК-РНК-бялок) і зваротнай (серада-бялок-ДНК).
Арганізмы могуць атрымліваць, захоўваць, перадаваць яе і выкарыстоўваць пры гэтым найбольш эфектыўна.
Перадаючыся па спадчыне, інфармацыя вызначае развіццё таго ці іншага арганізма. Але з-за ўзаемадзеяння з навакольным асяроддзем рэакцыя апошняга скажаецца, дзякуючы чаму і адбываецца эвалюцыя і развіццё. Такім чынам у арганізм закладваецца новая інфармацыя.

Вылічэнне заканамернасцяў малекулярнай біялогіі і адкрыццё генетычнага кода праілюстравалі тое, што неабходна злучыць генетыку з тэорыяй Дарвіна, на аснове чаго з'явілася сінтэтычная тэорыя эвалюцыі - некласічнага біялогія.
Спадчыннасць, зменлівасць і натуральны адбор Дарвіна дапаўняюцца генетычна што вызначаюцца адборам. Эвалюцыя рэалізуецца на генетычным узроўні шляхам выпадковых мутацый і ўспадкоўванне самых каштоўных прыкмет, якія найбольш адаптаваны да навакольнага асяроддзя.

Расшыфроўка кода ў чалавека

У дзевяностых гадах быў пачаты праект Human Genome, у выніку чаго ў двухтысячных былі адкрыты фрагменты геному, якія змяшчаюць 99,99% генаў чалавека. Невядомымі засталіся фрагменты, якія не ўдзельнічаюць у сінтэзе бялкоў і ня кадуюцца. Іх ролю пакуль застаецца невядомай.

Апошняя адкрытая ў 2006 годзе храмасома 1 з'яўляецца самай доўгай у геноме. Больш за трыста пяцідзесяці захворванняў, у тым ліку рак, з'яўляюцца ў выніку парушэнняў і мутацый ў ёй.

Ролю падобных даследаванняў цяжка пераацаніць. Калі адкрылі, што такое генетычны код, стала вядома, па якім заканамернасцям адбываецца развіццё, як фарміруецца марфалагічнае будынак, псіхіка, схільнасць да тых або іншых захворванняў, абмен рэчываў і заганы індывідаў.