Мы объясним, что такое генетический код, его функции, состав, происхождение и другие характеристики. А также о том, как она была обнаружена
РНК отвечает за использование кода ДНК для синтеза белков
Что такое генетический код?
Генетический код – это последовательность нуклеотидов, составляющих ДНК. Это также набор правил, на основе которых эта последовательность переводится РНК в последовательность аминокислот, составляющих белок. То есть, синтез белка зависит от этого кода
Все живые существа имеют генетический код, который организует их ДНК и РНК. Несмотря на очевидные различия между различными царствами жизни, генетическое содержание оказывается схожим в значительной степени, что позволяет предположить, что вся жизнь должна была иметь общее происхождение. Крошечные вариации в генетическом коде могут привести к появлению другого вида
Последовательность генетического кода состоит из комбинаций трех нуклеотидов, каждый из которых называется кодоном и отвечает за синтез определенной аминокислоты (полипептида)
Эти нуклеотиды образуются из четырех различных типов азотистых оснований: аденина (A), тимина (T), гуанина (G) и цитозина (C) в ДНК и аденина (A), урацила (U), гуанина (G) и цитозина (C) в РНК
Таким образом строится цепочка из 64 кодонов, 61 из которых составляет сам код (т.е. синтезирует аминокислоты), а 3 обозначают начальную и конечную позиции в последовательности
Следуя порядку, определенному этой генетической структурой, клетки организма могут собирать аминокислоты и синтезировать специфические белки, которые будут выполнять определенные функции в организме
Характеристики генетического кода
Генетический код обладает рядом основных характеристик, к которым относятся:
- Универсальность. Как мы уже говорили, все живые организмы имеют общий генетический код, от вирусов бактерий до людей растений животных. Это означает, что конкретный кодон связан с одной и той же аминокислотой, независимо от организма. Известно 22 различных генетических кода, которые являются вариантами стандартного генетического кода всего на один или два кодона.
- Специфичность. Код высокоспецифичен, т.е. ни один кодон не кодирует более одной аминокислоты, без дублирования, хотя в некоторых случаях могут быть разные стартовые кодоны, что позволяет синтезировать разные белки на основе одного и того же кода.
- Continuity Код непрерывен и не имеет каких-либо перерывов, представляя собой длинную строку кодонов, которая всегда транскрибируется в одном и том же направлении, от стартового кодона до стоп-кодона.
- Дегенеративность. Генетический код имеет избыточность, но никогда не двусмысленность, т.е. два кодона могут соответствовать одной и той же аминокислоте, но никогда один и тот же кодон не соответствует двум разным аминокислотам. Таким образом, существует больше различных кодонов, чем минимально необходимо для хранения генетической информации
Открытие генетического кода
Ниренберг и Маттеи обнаружили, что каждый кодон кодирует аминокислоту.
Генетический код был открыт в 1960-х годах , после того как англосаксонские ученые Розалинд Франклин (1920-1958), Фрэнсис Крик (1916-2004), Джеймс Уотсон (1928) и Морис Уилкинс (1916-2004) обнаружили структуру ДНК , положив начало генетическому изучению синтеза клеточного белка
В 1955 году ученым Северо Очоа и Марианне Грюнберг-Манаго удалось выделить фермент полинуклеотидфосфорилазу. Они обнаружили, что в присутствии любых нуклеотидов этот белок строил мРНК или мессенджер, состоящий из тех же азотистых оснований, то есть однонуклеотидный полипептид. Это пролило свет на возможное происхождение ДНК и РНК
Американец Джордж Гамов (1904-1968) предложил модель генетического кода, состоящего из комбинаций известных сегодня азотистых оснований. Однако Крик, Бреннер и их соавторы показали, что кодоны состоят только из трех азотистых оснований
Первое доказательство соответствия между кодоном и аминокислотой было получено в 1961 году Маршаллом Уорреном Ниренбергом и Генрихом Маттеи
Применив свои методы , Ниренберг и Филип Ледер смогли перевести 54 из оставшихся кодонов. Позже Хар Гобинд Хорана завершил расшифровку кодекса. Многие из тех, кто участвовал в этой гонке по взлому генетического кода, были удостоены Нобелевской премии по медицине
Функция генетического кода
В рибосомах последовательность кодонов переводится в последовательность аминокислот.
Функция генетического кода жизненно важна для синтеза белка, то есть для производства основных строительных блоков для существования жизни в нашем понимании. Поэтому он является фундаментальным шаблоном для физиологического построения организмов – их тканей, ферментов, веществ и жидкостей
Для этого генетический код действует как шаблон в ДНК, из которого синтезируется РНК, являющаяся своего рода зеркальным отражением. Затем РНК перемещается в клеточные органеллы, ответственные за создание белков (рибосомы)
В рибосомах синтез начинается по схеме, переданной от ДНК к РНК. Каждый ген, таким образом, связан с аминокислотой, создавая полипептидную цепь. Так работает генетический код
Происхождение генетического кода
Происхождение генетического кода, вероятно, является самой большой загадкой жизни. Поскольку он является общим для всех известных живых существ, можно предположить, что его появление на планете предшествовало появлению первого живого существа , то есть примитивной клетки, которая даст начало всем царствам жизни
Изначально , вероятно, она была гораздо менее обширной и имела информацию только для кодирования нескольких аминокислот, но по мере возникновения и эволюции жизни ее сложность возрастала
Добавить комментарий