Генетический код

Код – это правило, которое ставит каждому конкретному сообщению строго определенную комбинацию символов.

Проще всего показать это с помощью какого-либо слова. Например, понятие жилища для одного человека или группы людей кодируется словом, состоящим из трех букв, – «дом».

Закодированную информацию легко хранить, обрабатывать, копировать, передавать.

Информация о последовательности аминокислот в белке кодируется с помощью языка нуклеотидов. В этом языке четыре буквы ‒ четыре азотистых основания ‒ аденин (А), тимин (Т), гуанин (G) и цитозин (С). С их помощью надо назвать 20 аминокислот. Если мы будем использовать слова, состоящие только из одной буквы, то сможет образовать только четыре слова – А, Т, G и C. 4 = 4¹. Этого, конечно, мало. Если наши слова будут состоять из двух букв, мы сможет образовать 16 слов: АТ, АG, GC и т.д. 16 = 4². Этих слов тоже недостаточно. А вот если использовать слова по три буквы, то получится 4³ = 64 слова. Их будет вполне достаточно, чтобы назвать 20 аминокислот. Даже получится, что им можно давать по два и больше имен. Например, у одного и то же животного два имени – «бегемот» и «гиппопотам».

О том, что 20 аминокислот могут кодироваться нуклеотидами, объединенными в тройки, догадался Георгий Антонович Гамов, автор теории Большого взрыва.

Каждая тройка нуклеотидов, кодирующая одну аминокислоту, называется кодоном, или триплетом.

Кодон (триплет) – тройка нуклеотидов, кодирующая аминокислоту.

«Словарь» для перевода с языка нуклеотидов на язык аминокислот называется генетическим кодом.

Генетический код ‒ таблица соответствия кодонов аминокислотам.

Она была составлена в 60-х годах XX века.

Генетический код[45]

Генетический код – таблица соответствия кодонов аминокислотам. Кодоны представляют собой тройки азотистых оснований. Таблица состоит из четырех столбцов и четырех широких строк, каждая из которых включает четыре одинарные строки. И столбцы, и строки обозначены буквами, с которых начинаются названия азотистых оснований. К примеру, нас интересует, какую аминокислоту кодирует тройка оснований CGC. Находим пересечение трех координат: выбираем вторую сверху широкую строку, которая слева обозначена буквой С, четвертый столбец под буквой G и во второй широкой строке вторую одинарную строку, обозначенную буквой С. На пересечении этих трех координат находим слово Arg, которое обозначает аминокислоту аргинин. Аминокислоты обозначаются следующими сочетаниями букв: Gly ‒ глицин, Leu ‒ лейцин, Tyr ‒ тирозин, Ser ‒ серин, Glu ‒ глутаминовая кислота, Gln ‒ глутамин, Asp ‒ аспарагиновая кислота, Asn ‒ аспарагин, Phe ‒ фенилаланин, Ala ‒ аланин, Lys ‒ лизин, Arg ‒ аргинин, His ‒ гистидин, Cys ‒ цистеин, Val ‒ валин, Pro ‒ пролин, Hyp ‒ гидроксипролин, Trp ‒ триптофан, Ile ‒ изолейцин, Met ‒ метионин, Thr ‒ треонин, Hyl ‒ гидроксилизин.

Генетический код обладает следующими свойствами.

1. Каждая аминокислота кодируется более чем одним кодоном (от 2 до 6 кодонов на одну аминокислоту).

2. Каждый кодон соответствует только одной аминокислоте.

Информация кодируется следующим образом. В молекуле ДНК каждая цепь представляет собой последовательность нуклеотидов. Легче представить, что это определенная последовательность азотистых оснований – перекладин между цепочками ДНК. Но ведь это и определенная последовательность перекладин, разделенных на тройки, т.е. кодонов. Причем, если азотистые основания одной цепи ДНК, соединенные водородными связями с азотистыми основаниями другой цепи, комплементарны ‒ соответствуют друг другу, то такими же комплементарными будут и азотистые основания, разделенные на тройки, т.е. кодоны. Например, GCG комплементарен CGC. Кодон тРНК, комплементарный кодону иРНК, называется антикодоном.

Итак, на каждой цепи молекулы ДНК находится определенная последовательность кодонов. Но ведь каждый кодон соответствует только одной аминокислоте. Поэтому последовательность кодонов на одной из цепей ДНК однозначно определяет последовательность аминокислот. Следовательно, с помощью последовательности кодонов, расположенных на цепи ДНК, можно закодировать последовательность аминокислот в молекуле белка, иными словами, его структуру. Эта последовательность кодонов и есть ген.

Ген – участок молекулы ДНК, служащий матрицей для синтеза одного белка.