Генетический код и его особенности

Последовательность нуклеотидов ДНК, составляющая ген, кодирует последовательность аминокислот в белке. Всего известно 20 основных аминокислот (рис. 6.14). Четыре типа нуклеотидов - А, Г, Ц, Т сгруппированных по три, могут кодировать шестьдесят четыре аминокислоты (4³ = 64).

В результате исследований Ф. Крика, Г. Кораны, М. Ниренберга, П. Ледерберга в 1965 году был составлен генетический код в его современном виде (табл.6.1).

Таким образом, каждая из 20 аминокислот представлена в таблице трехбуквенным сокращением. Триплет нуклеотидов, кодирующий определенную аминокислоту, можно найти следующим образом. Первое основание кодона обозначается заглавной буквой слева. Она относится к четырем горизонтальным строкам справа. Второе основание обозначается заглавной буквой, стоящей в головке таблицы над вертикальным столбцом из 16 строчек (кодонов).

Рис. 6.14. Важнейшие аминокислоты, входящие в состав белка (Биологический энциклопедический словарь, 1989).

Таблица 6.1.

Генетический код

Пересечение одного четырехстрочного ряда с одним вертикальным столбцом дает прямоугольник, включающий четыре кодона, содержащих одинаковые первое и второе основания. Третье основание кодона обозначается буквой справа в последнем столбце против каждой строчки.

Как видно из таблицы, код сильно вырожден (избыточен).. Только две аминокислоты (метионин и триптофан) имеют по одному кодирующему триплету, девять аминокислот (тирозин, фенилаланин и др.) кодируется каждая двумя триплетами, одна аминокислота (изолейцин) кодируется тремя триплетами, пять аминокислот (пролин, глицин и др.) кодируются четырьмя, а три аминокислоты (аргинин, лейцин и серин) - даже шестью разными триплетами каждая.

Из 64 возможных триплетов, образуемых сочетаниями четырех оснований, 61 триплет кодирует аминокислоты, а три триплета, а именно УАА, УАГ, УГА, получившие в молекулярной генетике условные названия «охра», «амбер» и «опал», служат своего рода стоп-сигналами, обозначающими конец трансляции.

Другая форма представления кода показана на его круговой таблице (рис. 6.15).

Рис. 6.15. Генетический код в круговой форме

Буквы во внутреннем круге – первая позиция кодонов; буквы во втором круге – вторая позиция кодонов; буквы снаружи второго круга – третья позиция кодонов. ТЕР – ген-терминатор; П – полярные; НП – неполярные аминокислотные остатки (С. Г. Инге-Вечтомов, 1989).

В целом можно отметить следующие особенности генетического кода:

1. Он является триплетным, т.е. каждая аминокислота кодируется группой из трех нуклеотидов (триплетом нуклеотидов).

2. Код является неперекрывающимся.

3. Он вырожденный, т.е. одна аминокислота может кодироваться не одним, а несколькими определенными триплетами нуклеотидов.

4. Он не имеет никаких «запятых», т.е. кодоны ничем не отделены друг от друга и нет никаких указаний, как выбирать лучшие триплеты.

5. Он считывается с фиксированной точки в пределах гена (молекулы нуклеиновой кислоты) в одном направлении.